SEMINAR TUGAS AKHIR

DISUSUN OLEH :

CHOLID FADILAH 20100130008

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

2014

DAFTAR ISI

Daftar isi ...........................................................................................................1

Intisari ...........................................................................................................1

Pendahuluan ......................................................................................................1

Metode Penelitian..............................................................................................4

Hasil dan Pembahasan ......................................................................................5

Pengaruh waktu perendaman.............................................................................6

Kesimpulan ....................................................................................................... 7

Daftar pustaka.................................................................................................... 7

1

PENGARUH WAKTU PERENDAMAN DAN DIAMETER SERAT TERHADAP KUAT GESER REKATAN PADA ANTAR MUKA SERAT

IJUK AREN / EPOKSI.

Cholid FadilahFakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Jl. Lingkar Selatan Taman Tirto, Bantul, Yogyakarta 55183

E-mail: cholid_fadilah92@yahoo.com

INTISARI

Penelitian ini dilatarbelakangi oleh perkembangan industri yang semakin pesat yang menuntut untuk menemukan material alternatif ramah lingkungan dan ekonomis. Salah satu diantaranya adalah dengan mengoptimalkan potensi serat ijuk aren sebagai salah satu penguat material komposit. waktu perendaman (NaOH) 5% dan diameter serat terhadap kuat geser rekatan pada antar muka serat ijuk aren. serta mengetahui karekteristik kegagalan serat serabut ijuk aren/epoksi. Bahan yang digunakan adalah ijuk aren, Epoksi dan Hardener, dan larutan alkali 5 %. Persiapan komposit yang dibuat dengan metode tuang cetakan.

Serat ijuk aren dibagi menjadi kecil (D̅ = 0,18mm), sedang (D̅ = 0,26 mm) dan besar (D̅ = 0,36 mm). Masing-masing ijuk direndam dalam alkali (NaOH) dengan konsentrasi 5% selama 0; 2; 4; 6; dan 8 jam. Serat dibilas dan dikeringkan kemudian dibenamkan dalam epoksi dengan dimensi 100 mm, 20 mm dan 9 mm. Komposit diuji tarik.

Hasil pengujian tarik menunjukkan kuat geser rekatan antar muka meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi alkali (NaOH) hingga 10%. Kuat geser rekatan antar muka menurun seiring bertambah besarnya diameter serat. Kuat geser tertinggi rekatan antar muka diperoleh pada waktu perendaman 4 jam untuk serat kecil yaitu sebesar 3,16 MPa dan terendah pada waktu perendaman 2 jam untuk serat kecil yaitu sebesar 1,1 MPa. Sebagian besar serat mengalami fiber pull out. Kata Kunci: Serat Ijuk Aren, Waktu Perendaman, Kuat Geser Interface, Sifat

Fisik & Mekanik

1. Pendahuluan

Perkembangan komposit tidak hanya

komposit sintetis saja tetapi juga

mengarah ke komposit natural

dikarenakan keistimewaan sifatnya

yang dapat didaur ulang (renewable)

atau terbarukan, sehingga

mengurangi konsumsi petrokimia

maupun gangguan lingkungan hidup.

Komposit dengan serat alam

memiliki keunggulan lain bila

dibandingkan dengan komposit

2

sintetis. Komposit natural lebih

ramah lingkungan karena mampu

terdegradasi secara alami dan harga

serat alam pun lebih murah

dibandingkan serat sintetis. Selain itu

serat sintetis juga menghasilkan gas

CO dan debu yang berbahaya bagi

kesehatan jika didaur ulang, sehingga

perlu adanya bahan alternatif

pengganti serat sintetis tersebut.

(Darmawi, 2013).

Keuntungan penggunaan komposit

semakin dirasakan oleh industri dan

masyarakat, karena sifatnya yang

ringan, tahan korosi, tahan air, unjuk

kerjanya baik dan tanpa proses

pemesinan. Karena sifat komposit

yang ringan, maka beban akibat

kontruksi tersebut juga menjadi

ringan. Rangka penguat dalam

struktur diharapkan sudah tidak

diperlukan lagi. Harga produk

komponen yang dibuat dari komposit

dapat turun hingga 60%

dibandingkan dengan produk bahan

logam (Nuri dkk, 2006). Penggunaan

komposit ini mereduksi penggunaan

bahan logam impor, yang lebih

mahal dan mudah terkorosi.

Komposit adalah suatu material yang

berbentuk dari kombinasi dua atau

lebih material pembentuknya melalui

campuran yang tidak homogen,

dimana sifat mekanik dari masing-

masing material pembentuknya

berbeda. Kelebihan material

komposit jika dibandingkan dengan

logam adalah memiliki sifat mekanik

yang baik, tidak mudah korosi, bahan

baku yang mudah diperoleh dengan

harga yang lebih murah, dan

memiliki massa jenis yang lebih

rendah dibanding dengan serat

mineral. (Purwanto, 2006).

Pertimbangan pemilihan serat untuk

komposit sangat dipengaruhi oleh

beberapa parameter, diantaranya

adalah nilai kekuatan dan kekakuan

komposit yang diinginkan,

perpanjangan ketika patah, stabilitas

termal, ikatan antara serat dan

matrik, prilaku dinamik, perilaku

jangka panjang, massa jenis, harga,

biaya proses, ketersediaan, dan

kemudahan daur ulang (Riedel,

1999).

Janan (2013) melakukan penelitian

tentang pengaruh konsentrasi alkali

dan diameter serat terhadap kuat

geser rekatan pada antar muka serat

sabut kelapa/epoksi. Hasilnya adalah

semakin besar diameter serat maka

3

kuat geser rekatan pada interface

semakin rendah, hal ini karena

semakin besar diameter serat maka

lapisan lignin pada serat lebih tebal

sehingga konsentrasi alkali yang

diberikan belum cukup untuk

membersihkan. Semakin luas

penampang serat dan permukaan

kotak antara serat dengan matrik,

maka nilai kuat geser rekatan

interface komposit serat sabut

kelapa/ epoksi akan semakin kecil.

2. Metode Penelitian

Alat dan Bahan Penelitian

Adapun alat dan bahan yang

digunakan dalam penelitian ini

adalah Serat Ijuk, NaOH 5%,

cetakan, Karton dan Lem Perekat,

alat bor, Mikroskop, Uji tarik Statis,

dan Scanning Electrone Microscope

(SEM) dll.

Pembebanan Tarik

Pada pengujian tarik sifat-sifatnya

sangat dipengaruhi oleh laju tarikan.

Sifat-sifatnya juga berubah karena

temperatur, oleh karena itu dalam

hal ini perlu perhatian yang cukup

sebelum penggunaan bahan epoksi.

Uji tarik bertujuan mengetahui

kekuatan bahan terhadap gaya tarik.

Dengan pengujian tarik dapat

diketahui bagaimana bahan tersebut

bereaksi terhadap tarikan dan

mengetahui sejauh mana material

bertambah panjang. Tegangan tarik

dan geser dapat ditentukan melalui

persamaan berikut:

1. Tegangan Tarik

4

Besarnya tegangan tarik dari

material komposit dapat ditentukan

dengan menggunakan persamaan :

σ = PA

(2.1)

Keterangan : σ = tegangan tarik (MPa)

P = beban tarik maksimum

(N)

A = luas penampang (mm2)

2. Tegangan Geser

Besarnya teganggan geser dari

material komposit dapat ditentukan

dengan menggunakan persamaan :

τ = PA (2.2)

Keterangan :

τ= tegangan geser (MPa)

P = beban tarik maksimum

(N)

A= luas bidang geser (mm2)

3. Panjang Kritis Dari Ijuk

Maka Panjang Kritis dari Ijuk

adalah :

(2.3)

Keterangan : lc = panjang kritis

(mm)

d = diameter (mm)

σ = tegangan tarik

(MPa)

3. Hasil dan Pembahasan

a. Morphologi ijuk aren dari foto

SEM

Analisa Komposisi Kimia adalah

hasil dari proses Scannning

Electrone Microscope (SEM)

untuk melihat morphologi

permukaan serat yaitu setelah

dilakukan uji tarik dengan

mengambil salah satu sampel

secara acak.

(a) Foto SEM perbesaran 50x

(b)Foto SEM perbesaran 200x

A. Foto mikro moda gagal

5

lc ¿d σ ₐ4 τ ₐ

Foto makro dilakukan untuk mengetahui moda gagal yang terjadi pada material komposit setelah dilakukan pengujian tarik pada spesimen uji.a. 4 Jam Besar

b. 4 Jam Sedang

c. 4 Jam kecil

Gambar 4.9 Foto mikro geseran serat diameter besar, sedang, dan kecil dengan waktu perendaman 4 Jam.

B. Pengaruh Waktu perendaman dan Diameter Serat

Dari hasil pengujian dan perhitungan komposit serat tunggal ijuk aren diperoleh nilai kekuatan geser interface masing-masing diameter yang ditunjukan pada Tabel 4.1. Kemudian kekuatan geser

interface serat ijuk aren/epoksi dengan variasi waktu perendaman digambarkan pada sebuah grafik, Gambar 4.13.

Tabel 4.1 Kekuatan geser masing-masing diameter

Dari tabel perhitungan rata-rata

kuat geser rekatan interface diatas

maka didapatkan grafik hubungan

antara waktu perendaman alkali dan

6

Waktu perendaman

(Jam)

Kuat Geser,τ (MPa)

Kecil Sedang Besar

0 1,83 2,77 2,352 1,84 3,12 2,404 2,26 3,61 2,66 1,81 2,46 1,878 0,62 1,41 1,45

diameter serat ijuk aren terhadap kuat

geser rekatan interface masing-

masing diameter yang ditunjukan

pada Tabel 4.1. Kemudian kekuatan

geser interface serat ijuk aren/epoksi

dengan variasi perlakuan alkali

digambarkan pada sebuah grafik,

Gambar 4.11.

Gambar 4.13 Grafik hubungan antarawaktu perendaman dan kuat geser terhadap kekuatan geser interface ijuk aren/epoksi

Gambar 4.11 hasil pengujian

menunjukkan peningkatan kuat geser

pada waktu perendaman 2 jam sampai

4 jam, lebih dari 4 jam kekuatan geser

tersebut menurun. Penurunan

kekuatan geser disebabkan oleh

waktu perendaman alkali yang terlalu

lama. Hal ini dapat merusak serat

sehingga kekuatannya akan

berkurang. Perlakuan alkali bertujuan

untuk membersihkan serat dari

lapisan lignin yang membungkus

serat atau kotoran menempel pada

serat sehingga ikatan antara matrik

dan serat lebih kuat. Jika terlalu lama

waktu perendaman maka akan

merusak sel-sel serat utamanya

sehingga serat menjadi rapuh,

keropos dan kekuatannya akan

berkurang.

Pengaruh diameter serat besar (D̅ = 0,36

mm), sedang (D̅ = 0,26 mm), dan kecil

(D̅ = 0,18mm) mengalami peningkatan

seiring bertambahnya ukuran diameter

serat. Namun pada grafik 4.11 serat

sedang menunjukan peningkatan kuat

geser dibandingkan serat besar. Keadaan

tersebut terjadi karena lepasnya ikatan

kotoran atau (lignin) pada serat akan

mengakibatkan gesekan antar muka

(interface) serat ijuk langsung

berinteraksi dengan matriknya sehingga

kuat geser rekatan interface menjadi

maksimal.

Kesimpulan

Perbedaan pada diameter serat

besar pada waktu perendaman 2 jam

dan serat sedang pada waktu

perendaman 4 jam menyebabkan

naiknya kuat geser pada interface.

Hal ini disebabkan karena perbedaan

diameter serat dibagian serat tertanam

ijuk dimana serat tertanam pada ijuk

mengalami pembesaran diameter

sehingga serat tersebut terjepit oleh

matrik menyebabkan nilai kuat geser

pada interface yang terbaca di mesin

uji tarik menjadi besar.

Kuat geser tertinggi rekatan

pada interface diperoleh pada waktu

perendaman 4 jam untuk serat Sedang

yaitu sebesar 3,61 MPa dan terendah

7

pada waktu perendaman 8 jam untuk

serat kecil yaitu sebesar 0,62 MPa.

Sedangkan penambahan waktu

perendaman pada serat dengan

diameter kecil terjadi penaikan

tegangan interface pada penelitian ini,

dikarenakan adanya pembesaran

diameter pada ujung serat waktu

perendaman 2 Jam.

DAFTAR PUSTAKA

1. Janan. 2013. “Pengaruh Konsentrasi Alkali dan Diameter Serat terhadap Kuat Geser Rekatan pada Antar Muka Komposit Serat Sabut Kelapa-epoxy”. Tugas Akhir S1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

2. Imam. 2013. “Kekuatan tarik serat ijuk (Arenga Pinnata Merr)”. Jurnal FEMA, Volume 1, Nomor 3, Juli 2013.

3. Khoiruddin. 2013. “Studi Perbandingan Panjang Kritis Pada beberapa Macam Serat Alam Dengan metode Pull Out Fiber Test”. Program Pendidikan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.

8