TUGAS AKHIR ANALISA KARAKTERISTIK MEKANIS DAN FISIS KOMPOSIT SERAT Analisa Karakteristik Mekanis Dan Fisis Komposit Serat Batang Pisang Polyester Yang Disusun Simetri [-45/45/45/-45] Akibat Variasi Temperatur.
TUGAS AKHIR
ANALISA KARAKTERISTIK MEKANIS DAN FISIS KOMPOSIT SERAT
BATANG PISANG POLYESTER YANG DISUSUN SIMETRI [ -450 / 450 /
450 / -450 ] AKIBAT VARIASI TEMPERATUR
Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu
Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh:
ANDA WAHYU WIJANARKO
NIM : D 200.10.0036
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
September 2015
i
ii
iii
iv
v
HALAMAN MOTTO
Karena sesungguhnya allah akan mendatangkan kemudahan setelah kita
ditimpa kesusahan
(QS Al-insyiroh ayat 5-6)
Barang siapa yang mengajak orang lain untuk mengikuti petunjuk, niscaya
akan mendapatkan pahala yang sama dengan orang yang mengikutinya
tanpa mengurangi pahala mereka sedikitpun
(HR. Bukhori)
Raihlah ilmu,dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar
(Khalifa Umar)
vi
ANALISA KARAKTERISTIK MEKANIS DAN FISIS KOMPOSIT SERAT BATANG
PISANG POLYESTER YANG DISUSUN SIMETRI [ -450 / 450 / 450 / -450 ] AKIBAT
VARIASI TEMPERATUR
Anda Wahyu Wijanarko, Ngafwan, Muh. Al-Fatih Hendrawan
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
Email : anda.wahyu036@gmail.com
ABSTRAKSI
Penelitian komposit serat batang pisang ini bertujuan untuk mendiskripsikan
sifat fisis dan mekanis komposit serat batang pisang akibat perubahan temperatur
dan mendiskripsikan foto makro komposit serat batang pisang setelah dilakukan
pengujian tarik dan pengujian bending akibat perubahan temberatur.
Proses awal pengelupasan dan pemotongan kulit batang pohon pisang
dilanjutkan proses pengepresan dan perendaman pelepah batang pisang selama 1
bulan. Selanjutnya proses pemilahan serat helai demi helai menggunakan bantuan
air bersih. Penjemuran dibawah sinar matahari sampai kering selanjutnya proses
perendaman KMnO4 5% per 1 liter aquades selama 2 jam. Penjemuran dibawah
sinar matahari sampai kering dilanjutkan proses oven hingga kadar air 10%.
Pembuatan komposit dilakukan dengan metode Hand Lay-up, perbandingan serat
30%, orientasi serat [-450 / 450 / 450 / -450]. menggunakan resin polyester seri BQTN
157. Adapun proses pengujian yaitu pengujian tarik menggunakan standart ASTM
D3039-07 dan pengujian bending menggunakan standart ASTM D7264-07 dengan
variasi temperatur ruang dan temperatur ruang uji 350C, 450C, 550C, serta
mendriskripsikan kekuatan tarik dan foto makro komposit polyester serat batang
pohon pisang akibat perubahan temperatur.
Hasil pengujian tarik disimpulkan bahwa temperatur semakin tinggi kekuatan
tarik akan turun, ini terbukti kekuatan tarik mengalami penurunan dari 23,608 N/mm2
menjadi 10,617 N/mm2. Dan hasil pengujian bending disimpulkan bahwa temperatur
semakin tinggi kekuatan tarik akan semakin besar didapat kenaikan tegangan dari
0,192 N/mm2 menjadi 9,917 N/mm2 pada suhu 55 0C. Pada hasil foto makro terlihat
struktur patahan pada setiap spesimen komposit tidak beraturan dan bergelombang,
hali ini disebabkan karena komposit mempunyai sifat liat. Jika temperatur uji
semakin tinggi, void akan mengembang dan pull-out fiber sangat mendominasi maka
kekuatan tarik akan menurun.
Kata kunci : Serat pelepah batang pisang, Resin polyester,
Komposit Laminasi
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan rasa syukur kehadirat Allah SWT, beserta Rasulnya,
bangga, haru, serta bahagia yang mendalam setelah melewati berbagai
cobaan, halangan maupun rintangan dalam perjuangan yang panjang,
saya persembahkan tugas akhir ini kepada :
1. Bapak dan Ibu saya tercinta yang selalu mendoakan, memberi
dukungan secara finansial, tenaga serta dorongan sepanjang waktu
sampai mengantarkan saya sebagai seorang sarjana Teknik Mesin.
2. Semua sahabat - sahabatku Mirwan Irsyad, Ahmad Widiyanto, Reza
Riyantoko Wibisono, Ervan Effendi, Sigit Asmoro, Sigit Prasetyo,
Wahyu
Ahmad
Sharif,
Muhammad
Yahya
Darmawan,
Agung
Wijanarno, Novan, Agus, yang selalu membantu dan memberi solusi
dalam menyelesaikan proses tugas akhir sampai selesai.
3. Seluruh keluarga besarku, terima kasih atas semua dukungan dan
semangatnya yang selalu saya dengar setiap waktu.
4. Semua teman – temanku Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta angkatan 2010 yang senantiasa memberi dukungan untuk
menyelesaikan tugas akhir saya.
5. Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT selaku kepala laboratorium metalurgi
Teknik Mesin, terimakasih banyak telah memberikan ijin dan
kesempatan untuk menyelesaikan penelitian tugas akhir saya sampai
selesai.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada allah SWT atas
segala rahmat dan nikmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian
ini
dapat
terselesaikan.
Tugas
akhir
berjudul
“ANALISA
KARAKTERISTIK MEKANIS DAN FISIS KOMPOSIT SERAT BATANG
PISANG POLYESTER YANG DISUSUN SIMETRI [ -450 / 450 / 450 / -450 ]
AKIBAT VARIASI TEMPERATUR” dapat terselesaikan atas dukungan
dari berbagai pihak. Untuk itu dlam kesempatan ini saya selaku penulis
dengan segala hormat dan ketulusan hati ingin menyampaikan rasa
terima kasih dan penghargaan sebesar – besarnya kepada :
1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, MT, Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo Besar R., ST, MSc., Ph.D, selaku jurusan Teknik
Mesin.
3. Bapak Ir. Ngafwan, MT, selaku Dosen pembimbing I yang telah
membimbing serta bersedia meluagkan waktunya untuk memberikan
arahan dan penjelasan dalam penulisan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Muh. Alfatih Hendrawan, ST, MT, selaku Dosen pembimbing II
yang telah bersedia memberikan bimbingan dan arahan dalam
penyusunan Tugas Akhir ini
5. Bapak Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT, selaku Dosen penguji yang
telah memberikan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir.
6. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir.
7. Bapak dan ibuk tercinta yang selalu memberikan doa beserta
dukungannya, perhatian serta kasih sayang yang begitu istimewa dan
sangat luar biasa.
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................... i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ......................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................ iii
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .......................................................... v
HALAMAN MOTTO.............................................................................. vi
ABSTRAKSI ....... ................................................................................. vii
HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................... viii
KATA PENGANTAR ............................................................................ ix
DAFTAR ISI ......................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xiv
DAFTAR TABEL ................................................................................. xviii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................... xx
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................ 1
1.1. Latar Belakang .................................................................. 1
1.2. Tujuan Penelitian .............................................................. 3
1.3. Batasan Masalah .............................................................. 3
1.4. Manfaat Penelitian ............................................................ 4
BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ...................... 6
2.1. Tinjauan Pustaka .............................................................. 6
2.2. Landasan Teori ................................................................. 9
2.2.1.
Komposit .............................................................. 9
xi
2.2.2.
Klasifikasi Komposit ............................................. 12
2.2.3.
Faktor Ikatan Fiber – Matrik ................................. 16
2.2.4.
Matrik ................................................................... 17
2.2.5.
Serat..................................................................... 21
2.2.6.
Perlakuan Alkali (KMnO4) ..................................... 24
2.2.7.
Fraksi Volume Komposit ...................................... 25
2.2.8.
Pengujian KekuatanTarik ..................................... 25
2.2.9.
Kurva Tegangan Regangan Komposit
Berpenguat Serat ................................................. 30
2.2.10. Patahan (Fracture) ............................................... 32
2.2.11. Pengujian Kekuatan Bending ............................... 36
BAB III METODE PENELITIAN............................................................ 37
3.1. Diagram Aril Penelitian ..................................................... 39
3.2. Prosedur Penelitian........................................................... 40
3.2.1.
Studi Pustaka ....................................................... 40
3.2.2.
Studi Lapangan .................................................... 40
3.2.3.
Persiapan Alat ...................................................... 40
3.2.4.
Persiapan Bahan .................................................. 41
3.2.5.
Pengambilan Serat Batang Pisang....................... 42
3.2.6.
Perendaman Dan Pengeringan Serat Tahap
Pertama................................................................ 43
3.2.7.
Pencucian Serat Menggunakan Cairan Kimia
KMnO4 .................................................................. 43
3.2.8.
Pengeringan Serat Tahap Kedua ......................... 44
3.2.9.
Pemotongan Serat ............................................... 45
3.2.10. Pengovenan Serat................................................ 45
3.2.11. Pengecekan Kadar Air Dalam Serat..................... 46
3.2.12. Pembuatan Komposit ........................................... 47
3.2.13. Pengujian Tarik .................................................... 51
3.2.14. Pengujian Bending ............................................... 52
xii
3.2.15. Foto Makro ........................................................... 53
3.3. Bahan dan Alat ................................................................. 54
3.3.1.
Bahan ................................................................... 54
3.3.2.
Peralatan pendukung ........................................... 56
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .............................. 62
4.1. Pengujian Spesimen Komposit ......................................... 62
4.1.1.
Pengujian Tarik .................................................... 62
4.1.2.
Pembahasan Pengujian Tarik .............................. 71
4.1.3.
Pengamatan Foto Makro ...................................... 74
4.1.4.
Pembahasan Foto Makro ..................................... 77
4.1.5.
Pengujian Bending ............................................... 79
4.1.6.
Pembahasan Pengujian Bending ......................... 87
4.1.7.
Pengamatan Foto Makro ...................................... 87
4.1.8.
Pembahasan Foto Makro ..................................... 92
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... 94
5.1. Kesimpulan ....................................................................... 94
5.2. Saran ........ ....................................................................... 95
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Komposisi Komposit........................................................ 9
Gambar 2.2. Geometri Spesimen Uji Tarik (ASTM D3039-07) ............ 26
Gambar 2.3. Kurva Tegangan Regangan ............................................ 27
Gambar 2.4. Sifat Komposit Pada Pengujian Tarik .............................. 29
Gambar 2.5. Kurva Tegangan Regangan Komposit Matrix Failur
Mode ............................................................................. 30
Gambar 2.6. Kurva Tegangan Regangan Komposit Fiber Failur
Mode ............................................................................. 31
Gambar 2.7. Skematik Patah Liat ........................................................ 34
Gambar 2.8. Tahap Pada Patahan Cawan dan Kerucut ...................... 35
Gambar 2.9. Skematik Patah Getas .................................................... 36
Gambar 2.10. Geometri Spesimen Uji Bending ................................... 37
Gambar 2.11. Pembebanan Lengkung Tree Point Bending ................ 37
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian.................................................... 39
Gambar 3.2. Pengambilan Serat Batang Pohon Pisang ...................... 42
Gambar 3.3. Penjemuran Serat Batang Pohon Pisang
Tahap Pertama ............................................................... 43
Gambar 3.4. Pencucian Serat Menggunakan Larutan KMnO4............. 44
Gambar 3.5. Penjemuran Serat Batang Pohon Pisang
Tahap Kedua .................................................................. 44
Gambar 3.6. Pemotongan Serat .......................................................... 45
Gambar 3.7. Proses Pengovenan Serat .............................................. 45
Gambar 3.8. Proses Pengecekan Kadar Air Menguunakan TDS Meter
xiv
(Hold) Water Quality Tester ............................................ 46
Gambar 3.9. Geometri Spesimen Pengujian Tarik Standart ASTM
D3039-07 ........................................................................ 47
Gambar 3.10. Geometri Spesimen Pengujian Bending Standart ASTM
D7264-07 ........................................................................ 47
Gambar 3.11. Dimensi Cetakan Spesimen Uji Tarik ............................ 48
Gambar 3.12. Dimensi Cetakan Spesimen Uji Bending....................... 49
Gambar 3.13. Alat Foto Makro Dino Lite.............................................. 53
Gambar 3.14. Serat Batang Pohon Pisang .......................................... 54
Gambar 3.15. Resin dan Katalis MEKPO ............................................ 55
Gambar 3.16. Kalium Permangate (KMnO4) ........................................ 56
Gambar 3.17. Alat Roll ......................................................................... 56
Gambar 3.18. Timbangan Digital ......................................................... 57
Gambar 3.19. Cetakan Serat ............................................................... 57
Gambar 3.20. Kaca .............................................................................. 58
Gambar 3.21. Alat Suntik ..................................................................... 58
Gambar 3.22. Kantong Plastik ............................................................. 59
Gambar 3.23. Oven ............................................................................. 59
Gambar 3.24. Jangka Sorong .............................................................. 60
Gambar 3.25. Thermometer ................................................................ 60
Gambar 3.26. Hairdryer ....................................................................... 61
Gambar 3.27. Karet Ban ...................................................................... 61
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
Dengan Regangan Pada Temperatur Ruang ................. 65
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
xv
Dengan Regangan Pada Temperatur Ruang Uji 350 ...... 66
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
Dengan Regangan Pada Temperatur Ruang Uji 450 ...... 67
Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
Dengan Regangan Pada Temperatur Ruang Uji 550 ...... 69
Gambar 4.5. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
Dengan Regangan .......................................................... 70
Gambar 4.6. Histogram Hubungan Antara Modulus Elastisitas
Dengan Temperatur ........................................................ 71
Gambar 4.7. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Tarik
Pada Temperatur Ruang Dengan Perbesaran 50x......... 74
Gambar 4.8. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Tarik
Pada Temperatur Ruang Uji 350 Dengan Perbesaran
50x .................................................................................. 75
Gambar 4.9. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Tarik
Pada Temperatur Ruang Uji 450 Dengan Perbesaran
50x .................................................................................. 76
Gambar 4.10. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Tarik
Pada Temperatur Ruang Uji 550 Dengan Perbesaran
50x .................................................................................. 76
Gambar 4.11. Grafik Hubungan Antara Tegangan Bending Rata-rata
Dengan Defleksi Pada Temperatur Ruang ................... 82
Gambar 4.12. Grafik Hubungan Antara Tegangan Bending Rata-rata
Dengan Defleksi Pada Temperatur Ruang Uji 350 ........ 83
Gambar 4.13. Grafik Hubungan Antara Tegangan Bending Rata-rata
xvi
Dengan Defleksi Pada Temperatur Ruang Uji 450 ........ 84
Gambar 4.14. Grafik Hubungan Antara Tegangan Bending Rata-rata
Dengan Defleksi Pada Temperatur Ruang Uji 550 ........ 85
Gambar 4.15. Grafik Hubungan Tegangan Bending Rata-rata dengan
Defleksi ......................................................................... 86
Gambar 4.16. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Bending
Pada Temperatur Ruang Dengan Perbesaran 50x....... 88
Gambar 4.17. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Bending
Pada Temperatur Ruang Uji 350 Dengan Perbesaran
50x ................................................................................ 89
Gambar 4.18. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Bending
Pada Temperatur Ruang Uji 450 Dengan Perbesaran
50x ................................................................................ 90
Gambar 4.19. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Bending
Pada Temperatur Ruang Uji 550 Dengan Perbesaran
50x ................................................................................ 91
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Keuntungan dan Kerugian Dari Komposit Komersial .......... 10
Tabel 2.2. Karakteristik Unsaturated Polyester Yukalac 157® BQTNEX ....................................................................................... 20
Tabel 2.3. Komposisi Unsur Kimia Serat Alam .................................... 23
Tabel 2.4. Tensile Properties of Various Fiber ..................................... 24
Tabel 4.1. Geometri Pengujian Tarik ASTM D3039-07 ........................ 62
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Tarik Pada Temperatur Ruang, dan
Temperatur Ruang Uji 350C, 450C, dan 550C ..................... 63
Tabel 4.3. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Temperatur
Ruang ................................................................................. 64
Tabel 4.4. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Temperatur
350C .................................................................................... 65
Tabel 4.5. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Temperatur
450C .................................................................................... 66
Tabel 4.6. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Temperatur
550C .................................................................................... 68
Tabel 4.7. Hasil Rata-rata Data Pengujian Tarik Dengan Variasi
Temperatur ......................................................................... 70
Tabel 4.8. Geometri Pengujian Bending ASTM D7246-07 ................... 79
Tabel 4.9. Hasil Pengujian Bending Pada Temperatur Ruang, dan
Temperatur Ruang Uji 350C, 450C, dan 550C ..................... 80
Tabel 4.10. Hasil Pengolahan Data Pengujian Bending Pada
Temperatur Ruang .............................................................. 81
xviii
Tabel 4.11. Hasil Pengolahan Data Pengujian Bending Pada
Temperatur 350C................................................................. 82
Tabel 4.12. Hasil Pengolahan Data Pengujian Bending Pada
Temperatur 450C................................................................. 83
Tabel 4.13. Hasil Pengolahan Data Pengujian Bending Pada
Temperatur 550C................................................................. 85
Tabel 4.14. Hasil Rata-rata Data Pengujian Bending Dengan Variasi
Temperatur ......................................................................... 86
xix
DAFTAR LAMPIRAN
1. Grafik Tegangan – Regangan Hasil Pengujian Tarik
2. Hasil Perhitungan Tarik
3. Standar Pengujian Tarik
4. Standart Pengujian Bending
xx
ANALISA KARAKTERISTIK MEKANIS DAN FISIS KOMPOSIT SERAT
BATANG PISANG POLYESTER YANG DISUSUN SIMETRI [ -450 / 450 /
450 / -450 ] AKIBAT VARIASI TEMPERATUR
Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu
Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh:
ANDA WAHYU WIJANARKO
NIM : D 200.10.0036
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
September 2015
i
ii
iii
iv
v
HALAMAN MOTTO
Karena sesungguhnya allah akan mendatangkan kemudahan setelah kita
ditimpa kesusahan
(QS Al-insyiroh ayat 5-6)
Barang siapa yang mengajak orang lain untuk mengikuti petunjuk, niscaya
akan mendapatkan pahala yang sama dengan orang yang mengikutinya
tanpa mengurangi pahala mereka sedikitpun
(HR. Bukhori)
Raihlah ilmu,dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar
(Khalifa Umar)
vi
ANALISA KARAKTERISTIK MEKANIS DAN FISIS KOMPOSIT SERAT BATANG
PISANG POLYESTER YANG DISUSUN SIMETRI [ -450 / 450 / 450 / -450 ] AKIBAT
VARIASI TEMPERATUR
Anda Wahyu Wijanarko, Ngafwan, Muh. Al-Fatih Hendrawan
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
Email : anda.wahyu036@gmail.com
ABSTRAKSI
Penelitian komposit serat batang pisang ini bertujuan untuk mendiskripsikan
sifat fisis dan mekanis komposit serat batang pisang akibat perubahan temperatur
dan mendiskripsikan foto makro komposit serat batang pisang setelah dilakukan
pengujian tarik dan pengujian bending akibat perubahan temberatur.
Proses awal pengelupasan dan pemotongan kulit batang pohon pisang
dilanjutkan proses pengepresan dan perendaman pelepah batang pisang selama 1
bulan. Selanjutnya proses pemilahan serat helai demi helai menggunakan bantuan
air bersih. Penjemuran dibawah sinar matahari sampai kering selanjutnya proses
perendaman KMnO4 5% per 1 liter aquades selama 2 jam. Penjemuran dibawah
sinar matahari sampai kering dilanjutkan proses oven hingga kadar air 10%.
Pembuatan komposit dilakukan dengan metode Hand Lay-up, perbandingan serat
30%, orientasi serat [-450 / 450 / 450 / -450]. menggunakan resin polyester seri BQTN
157. Adapun proses pengujian yaitu pengujian tarik menggunakan standart ASTM
D3039-07 dan pengujian bending menggunakan standart ASTM D7264-07 dengan
variasi temperatur ruang dan temperatur ruang uji 350C, 450C, 550C, serta
mendriskripsikan kekuatan tarik dan foto makro komposit polyester serat batang
pohon pisang akibat perubahan temperatur.
Hasil pengujian tarik disimpulkan bahwa temperatur semakin tinggi kekuatan
tarik akan turun, ini terbukti kekuatan tarik mengalami penurunan dari 23,608 N/mm2
menjadi 10,617 N/mm2. Dan hasil pengujian bending disimpulkan bahwa temperatur
semakin tinggi kekuatan tarik akan semakin besar didapat kenaikan tegangan dari
0,192 N/mm2 menjadi 9,917 N/mm2 pada suhu 55 0C. Pada hasil foto makro terlihat
struktur patahan pada setiap spesimen komposit tidak beraturan dan bergelombang,
hali ini disebabkan karena komposit mempunyai sifat liat. Jika temperatur uji
semakin tinggi, void akan mengembang dan pull-out fiber sangat mendominasi maka
kekuatan tarik akan menurun.
Kata kunci : Serat pelepah batang pisang, Resin polyester,
Komposit Laminasi
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan rasa syukur kehadirat Allah SWT, beserta Rasulnya,
bangga, haru, serta bahagia yang mendalam setelah melewati berbagai
cobaan, halangan maupun rintangan dalam perjuangan yang panjang,
saya persembahkan tugas akhir ini kepada :
1. Bapak dan Ibu saya tercinta yang selalu mendoakan, memberi
dukungan secara finansial, tenaga serta dorongan sepanjang waktu
sampai mengantarkan saya sebagai seorang sarjana Teknik Mesin.
2. Semua sahabat - sahabatku Mirwan Irsyad, Ahmad Widiyanto, Reza
Riyantoko Wibisono, Ervan Effendi, Sigit Asmoro, Sigit Prasetyo,
Wahyu
Ahmad
Sharif,
Muhammad
Yahya
Darmawan,
Agung
Wijanarno, Novan, Agus, yang selalu membantu dan memberi solusi
dalam menyelesaikan proses tugas akhir sampai selesai.
3. Seluruh keluarga besarku, terima kasih atas semua dukungan dan
semangatnya yang selalu saya dengar setiap waktu.
4. Semua teman – temanku Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta angkatan 2010 yang senantiasa memberi dukungan untuk
menyelesaikan tugas akhir saya.
5. Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT selaku kepala laboratorium metalurgi
Teknik Mesin, terimakasih banyak telah memberikan ijin dan
kesempatan untuk menyelesaikan penelitian tugas akhir saya sampai
selesai.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada allah SWT atas
segala rahmat dan nikmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian
ini
dapat
terselesaikan.
Tugas
akhir
berjudul
“ANALISA
KARAKTERISTIK MEKANIS DAN FISIS KOMPOSIT SERAT BATANG
PISANG POLYESTER YANG DISUSUN SIMETRI [ -450 / 450 / 450 / -450 ]
AKIBAT VARIASI TEMPERATUR” dapat terselesaikan atas dukungan
dari berbagai pihak. Untuk itu dlam kesempatan ini saya selaku penulis
dengan segala hormat dan ketulusan hati ingin menyampaikan rasa
terima kasih dan penghargaan sebesar – besarnya kepada :
1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, MT, Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo Besar R., ST, MSc., Ph.D, selaku jurusan Teknik
Mesin.
3. Bapak Ir. Ngafwan, MT, selaku Dosen pembimbing I yang telah
membimbing serta bersedia meluagkan waktunya untuk memberikan
arahan dan penjelasan dalam penulisan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Muh. Alfatih Hendrawan, ST, MT, selaku Dosen pembimbing II
yang telah bersedia memberikan bimbingan dan arahan dalam
penyusunan Tugas Akhir ini
5. Bapak Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT, selaku Dosen penguji yang
telah memberikan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir.
6. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir.
7. Bapak dan ibuk tercinta yang selalu memberikan doa beserta
dukungannya, perhatian serta kasih sayang yang begitu istimewa dan
sangat luar biasa.
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................... i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ......................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................ iii
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .......................................................... v
HALAMAN MOTTO.............................................................................. vi
ABSTRAKSI ....... ................................................................................. vii
HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................... viii
KATA PENGANTAR ............................................................................ ix
DAFTAR ISI ......................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xiv
DAFTAR TABEL ................................................................................. xviii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................... xx
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................ 1
1.1. Latar Belakang .................................................................. 1
1.2. Tujuan Penelitian .............................................................. 3
1.3. Batasan Masalah .............................................................. 3
1.4. Manfaat Penelitian ............................................................ 4
BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ...................... 6
2.1. Tinjauan Pustaka .............................................................. 6
2.2. Landasan Teori ................................................................. 9
2.2.1.
Komposit .............................................................. 9
xi
2.2.2.
Klasifikasi Komposit ............................................. 12
2.2.3.
Faktor Ikatan Fiber – Matrik ................................. 16
2.2.4.
Matrik ................................................................... 17
2.2.5.
Serat..................................................................... 21
2.2.6.
Perlakuan Alkali (KMnO4) ..................................... 24
2.2.7.
Fraksi Volume Komposit ...................................... 25
2.2.8.
Pengujian KekuatanTarik ..................................... 25
2.2.9.
Kurva Tegangan Regangan Komposit
Berpenguat Serat ................................................. 30
2.2.10. Patahan (Fracture) ............................................... 32
2.2.11. Pengujian Kekuatan Bending ............................... 36
BAB III METODE PENELITIAN............................................................ 37
3.1. Diagram Aril Penelitian ..................................................... 39
3.2. Prosedur Penelitian........................................................... 40
3.2.1.
Studi Pustaka ....................................................... 40
3.2.2.
Studi Lapangan .................................................... 40
3.2.3.
Persiapan Alat ...................................................... 40
3.2.4.
Persiapan Bahan .................................................. 41
3.2.5.
Pengambilan Serat Batang Pisang....................... 42
3.2.6.
Perendaman Dan Pengeringan Serat Tahap
Pertama................................................................ 43
3.2.7.
Pencucian Serat Menggunakan Cairan Kimia
KMnO4 .................................................................. 43
3.2.8.
Pengeringan Serat Tahap Kedua ......................... 44
3.2.9.
Pemotongan Serat ............................................... 45
3.2.10. Pengovenan Serat................................................ 45
3.2.11. Pengecekan Kadar Air Dalam Serat..................... 46
3.2.12. Pembuatan Komposit ........................................... 47
3.2.13. Pengujian Tarik .................................................... 51
3.2.14. Pengujian Bending ............................................... 52
xii
3.2.15. Foto Makro ........................................................... 53
3.3. Bahan dan Alat ................................................................. 54
3.3.1.
Bahan ................................................................... 54
3.3.2.
Peralatan pendukung ........................................... 56
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .............................. 62
4.1. Pengujian Spesimen Komposit ......................................... 62
4.1.1.
Pengujian Tarik .................................................... 62
4.1.2.
Pembahasan Pengujian Tarik .............................. 71
4.1.3.
Pengamatan Foto Makro ...................................... 74
4.1.4.
Pembahasan Foto Makro ..................................... 77
4.1.5.
Pengujian Bending ............................................... 79
4.1.6.
Pembahasan Pengujian Bending ......................... 87
4.1.7.
Pengamatan Foto Makro ...................................... 87
4.1.8.
Pembahasan Foto Makro ..................................... 92
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... 94
5.1. Kesimpulan ....................................................................... 94
5.2. Saran ........ ....................................................................... 95
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Komposisi Komposit........................................................ 9
Gambar 2.2. Geometri Spesimen Uji Tarik (ASTM D3039-07) ............ 26
Gambar 2.3. Kurva Tegangan Regangan ............................................ 27
Gambar 2.4. Sifat Komposit Pada Pengujian Tarik .............................. 29
Gambar 2.5. Kurva Tegangan Regangan Komposit Matrix Failur
Mode ............................................................................. 30
Gambar 2.6. Kurva Tegangan Regangan Komposit Fiber Failur
Mode ............................................................................. 31
Gambar 2.7. Skematik Patah Liat ........................................................ 34
Gambar 2.8. Tahap Pada Patahan Cawan dan Kerucut ...................... 35
Gambar 2.9. Skematik Patah Getas .................................................... 36
Gambar 2.10. Geometri Spesimen Uji Bending ................................... 37
Gambar 2.11. Pembebanan Lengkung Tree Point Bending ................ 37
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian.................................................... 39
Gambar 3.2. Pengambilan Serat Batang Pohon Pisang ...................... 42
Gambar 3.3. Penjemuran Serat Batang Pohon Pisang
Tahap Pertama ............................................................... 43
Gambar 3.4. Pencucian Serat Menggunakan Larutan KMnO4............. 44
Gambar 3.5. Penjemuran Serat Batang Pohon Pisang
Tahap Kedua .................................................................. 44
Gambar 3.6. Pemotongan Serat .......................................................... 45
Gambar 3.7. Proses Pengovenan Serat .............................................. 45
Gambar 3.8. Proses Pengecekan Kadar Air Menguunakan TDS Meter
xiv
(Hold) Water Quality Tester ............................................ 46
Gambar 3.9. Geometri Spesimen Pengujian Tarik Standart ASTM
D3039-07 ........................................................................ 47
Gambar 3.10. Geometri Spesimen Pengujian Bending Standart ASTM
D7264-07 ........................................................................ 47
Gambar 3.11. Dimensi Cetakan Spesimen Uji Tarik ............................ 48
Gambar 3.12. Dimensi Cetakan Spesimen Uji Bending....................... 49
Gambar 3.13. Alat Foto Makro Dino Lite.............................................. 53
Gambar 3.14. Serat Batang Pohon Pisang .......................................... 54
Gambar 3.15. Resin dan Katalis MEKPO ............................................ 55
Gambar 3.16. Kalium Permangate (KMnO4) ........................................ 56
Gambar 3.17. Alat Roll ......................................................................... 56
Gambar 3.18. Timbangan Digital ......................................................... 57
Gambar 3.19. Cetakan Serat ............................................................... 57
Gambar 3.20. Kaca .............................................................................. 58
Gambar 3.21. Alat Suntik ..................................................................... 58
Gambar 3.22. Kantong Plastik ............................................................. 59
Gambar 3.23. Oven ............................................................................. 59
Gambar 3.24. Jangka Sorong .............................................................. 60
Gambar 3.25. Thermometer ................................................................ 60
Gambar 3.26. Hairdryer ....................................................................... 61
Gambar 3.27. Karet Ban ...................................................................... 61
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
Dengan Regangan Pada Temperatur Ruang ................. 65
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
xv
Dengan Regangan Pada Temperatur Ruang Uji 350 ...... 66
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
Dengan Regangan Pada Temperatur Ruang Uji 450 ...... 67
Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
Dengan Regangan Pada Temperatur Ruang Uji 550 ...... 69
Gambar 4.5. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
Dengan Regangan .......................................................... 70
Gambar 4.6. Histogram Hubungan Antara Modulus Elastisitas
Dengan Temperatur ........................................................ 71
Gambar 4.7. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Tarik
Pada Temperatur Ruang Dengan Perbesaran 50x......... 74
Gambar 4.8. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Tarik
Pada Temperatur Ruang Uji 350 Dengan Perbesaran
50x .................................................................................. 75
Gambar 4.9. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Tarik
Pada Temperatur Ruang Uji 450 Dengan Perbesaran
50x .................................................................................. 76
Gambar 4.10. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Tarik
Pada Temperatur Ruang Uji 550 Dengan Perbesaran
50x .................................................................................. 76
Gambar 4.11. Grafik Hubungan Antara Tegangan Bending Rata-rata
Dengan Defleksi Pada Temperatur Ruang ................... 82
Gambar 4.12. Grafik Hubungan Antara Tegangan Bending Rata-rata
Dengan Defleksi Pada Temperatur Ruang Uji 350 ........ 83
Gambar 4.13. Grafik Hubungan Antara Tegangan Bending Rata-rata
xvi
Dengan Defleksi Pada Temperatur Ruang Uji 450 ........ 84
Gambar 4.14. Grafik Hubungan Antara Tegangan Bending Rata-rata
Dengan Defleksi Pada Temperatur Ruang Uji 550 ........ 85
Gambar 4.15. Grafik Hubungan Tegangan Bending Rata-rata dengan
Defleksi ......................................................................... 86
Gambar 4.16. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Bending
Pada Temperatur Ruang Dengan Perbesaran 50x....... 88
Gambar 4.17. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Bending
Pada Temperatur Ruang Uji 350 Dengan Perbesaran
50x ................................................................................ 89
Gambar 4.18. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Bending
Pada Temperatur Ruang Uji 450 Dengan Perbesaran
50x ................................................................................ 90
Gambar 4.19. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Bending
Pada Temperatur Ruang Uji 550 Dengan Perbesaran
50x ................................................................................ 91
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Keuntungan dan Kerugian Dari Komposit Komersial .......... 10
Tabel 2.2. Karakteristik Unsaturated Polyester Yukalac 157® BQTNEX ....................................................................................... 20
Tabel 2.3. Komposisi Unsur Kimia Serat Alam .................................... 23
Tabel 2.4. Tensile Properties of Various Fiber ..................................... 24
Tabel 4.1. Geometri Pengujian Tarik ASTM D3039-07 ........................ 62
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Tarik Pada Temperatur Ruang, dan
Temperatur Ruang Uji 350C, 450C, dan 550C ..................... 63
Tabel 4.3. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Temperatur
Ruang ................................................................................. 64
Tabel 4.4. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Temperatur
350C .................................................................................... 65
Tabel 4.5. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Temperatur
450C .................................................................................... 66
Tabel 4.6. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Temperatur
550C .................................................................................... 68
Tabel 4.7. Hasil Rata-rata Data Pengujian Tarik Dengan Variasi
Temperatur ......................................................................... 70
Tabel 4.8. Geometri Pengujian Bending ASTM D7246-07 ................... 79
Tabel 4.9. Hasil Pengujian Bending Pada Temperatur Ruang, dan
Temperatur Ruang Uji 350C, 450C, dan 550C ..................... 80
Tabel 4.10. Hasil Pengolahan Data Pengujian Bending Pada
Temperatur Ruang .............................................................. 81
xviii
Tabel 4.11. Hasil Pengolahan Data Pengujian Bending Pada
Temperatur 350C................................................................. 82
Tabel 4.12. Hasil Pengolahan Data Pengujian Bending Pada
Temperatur 450C................................................................. 83
Tabel 4.13. Hasil Pengolahan Data Pengujian Bending Pada
Temperatur 550C................................................................. 85
Tabel 4.14. Hasil Rata-rata Data Pengujian Bending Dengan Variasi
Temperatur ......................................................................... 86
xix
DAFTAR LAMPIRAN
1. Grafik Tegangan – Regangan Hasil Pengujian Tarik
2. Hasil Perhitungan Tarik
3. Standar Pengujian Tarik
4. Standart Pengujian Bending
xx