1

RINGKASAN LAPORAN HASIL EKSPERIMEN

PEMBUATAN DAN PENGUJIAN PANEL SPS (SANDWICH PLATE SYSTEM)

Disusun oleh, Mahasiswa Pascasarjana Fakultas Teknologi Kelautan Nama : Edy Utomo NRP : 4114203005 Sebagai acuan dalam penelitian tugas akhir (thesis) yang akan ditempuh. 1. Pendahuluan.

Ekperimen ini dilakukan untuk mengetahui cara pembuatan panel SPS yang dilakukan secara mandiri. Dalam eksperimen ini, panel SPS yang dibentuk terdiri dari 3 lapisan, seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut ini : Tabel.1 : Material dalam lapisan SPS

Lapisan Material Lapisan Top Plate Plywood multiplek (t = 3 mm) – lokal daerah Tarakan Lapisan Core Polyurethane (Polyol dan Isosyanat) – lokal daerah

Surabaya Lapisan Bottom Plate Plywood multiplek (t = 3 mm) – lokal daerah Tarakan

Selain daripada itu, pengujian dilakukan juga untuk mengetahui beberapa hal diantaranya adalah sebagai berikut :

a. Mengetahui proses pencampuran dari Polyol dan Isosyanat untuk menjadi Polyurethane.

b. Mengetahui kondisi ikatan antara lapisan Polyurethane dengan lapisan panel yang merupakan material Plywood.

c. Mengetahui kondisi kekuatan dari panel SPS yang dibuat berdasarkan pengujian lentur.

d. Sebagai bahan referensi sebelum melakukan pengujian eksperimen dengan menggunakan plat baja pada eksperimen sesungguhnya, (topik dalam thesis).

Panel SPS yang dibentuk dan diuji, divariasikan pada tingkat prosentase volume

Polyurethanenya dengan perbandingan 1 : 1 (Polyol dan Isosyanat). Hal ini dilakukan untuk melihat kondisi pengembangan dari Polyurethane yang digunakan dan melihat kondisi kekuatan lentur beserta berat volume dari setiap prosentase injeksi yang dibandingkan dengan panel multiplek murni pada ketebalan 8 mm dan 18 mm. Hipotesa dalam eksperimen yang dilakukan ini adalah panel SPS yang dibentuk mampu memberikan berat volume yang jauh lebih ringan dan kekuatan lentur yang lebih baik dibandingkan dengan panel murni multiplek pembanding. 2. Pengamatan pada kondisi pengembangan material polyurethane.

Eksperimen dilakukan dengan menggunakan gelas ukur untuk mencampur cairan Polyol dan Isosyanat dengan perbandingan 1 : 1, dengan volume masing-masing cairan 82 mL. Dari hasil mixing tersebut menghasilkan Poyurethane dengan ketinggian ± 1300 mL. Sehingga dapat disimpulkan bahwa dalam 1 mL campuran yang terdiri dari 0,5 mL Polyol dan 0,5 mL Isosyanat

2

dapat menghasilkan foam Polyurethane 7,93 mL atau setara dengan 7,93 cm3. Waktu pembentukan cairan menjadi foam ± 1 menit. Sehingga berdasarkan hal tersebut, untuk membuat panel SPS membutuhkan beberapa rekomendasi, diantaranya adalah sebagai berikut :

a. Dikarenakan waktu pengembangan material polyurethane yang sangat cepat, sehingga untuk melakukan injeksi ke dalam lapisan panel membutuhkan alat injektor. Sehingga, dapat meratakan pencampuran yang dilakukan.

b. Perlu memperhitungkan volume Polyurethane (PU) yang diinjeksikan untuk menghindari kelebihan dan kekurangan PU di dalam panel SPS yang dibentuk.

Gambar. 1 : Cairan Polyol dan Isosyanat, Hasil Polyurethane dengan sampel uji cairan 82 mL.

3. Pembuatan panel SPS.

Panel SPS yang dibentuk dilakukan secara manual (Hand made), dengan ukuran panel 55 x 38 cm dengan menyatukan bagian top plate dan bottom plate dengan elemen bar pada setiap bagian sisi. Berikut ini ditunjukkan dimensional panel SPS dan prosentase injeksi polyurethane yang dibentuk : Tabel.2 : Dimensional panel dan prosentase injeksi polyurethane.

No Nama Panel Dimensional

Ruang Volume Ruang

% Core

Volume PU

Perbandingan (1 : 1)

H B t Polyol Isosyanat (cm) (cm) (cm) (cm3) (%) (mL) (mL) (mL)

1 Spesimen. 1 Tidak terinjeksi (Material PU habis) 2 Spesimen. 2 53,4 36,4 1,9 3693,14 5,41 200 100 100 3 Spesimen. 3 53,4 36,4 1,9 3693,14 9,00 332 166 166 4 Spesimen. 4 53,4 36,4 1,9 3693,14 8,00 296 148 148 5 Spesimen. 5 53,4 36,4 1,9 3693,14 12,00 440 220 220 6 Spesimen. 6 53,4 36,4 1,9 3693,14 10,00 370 185 185

Dari proses injeksi yang dilakukan, terjadi deformasi langsung sehingga memberikan

perubahan ketebalan yang tidak merata pada spesimen benda uji. Dengan ketebalan rata-rata dari hasil pengukuran setiap spesimen benda uji sebagai berikut : Tabel.3 : Hasil pengukuran ketebalan rata-rata panel SPS.

Station Ketebalan Rata-rata Panel SPS (mm)

Injeksi 9% Injeksi 8% Injeksi 12% Injeksi 10% 3-A 3-B 4-A 4-B 5-A 5-B 6-A 6-B

1 - 22 28,50 32,09 23,80 24,07 27,11 28,18 21,55 23,66

3

(a) (b) (c) (d) (e) (f)

Gambar. 3 : (a) Proses pembuatan panel SPS ; (b) Panel SPS yang terbentuk (c) Persiapan proses injeksi PU ; (d) Spesimen benda uji panel SPS ;

(e) Spesimen benda uji panel SPS ; (f) Proses injeksi PU

4. Pengujian densitas (berat volume). Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan berat volume dari panel SPS yang kemudian

dibandingkan dengan panel murni multiplek.

(a) (b) (c)

Gambar. 4 : (a) Penimbangan panel SPS ; (b) Penimbangan panel multiplek (t = 8mm) ; (c) Penimbangan panel multiplek (t = 18mm)

Berdasarkan hasil pengujian berat volume, disimpulkan bahwa perbandingan berat volume

diantara panel SPS dengan panel multiplek murni adalah 66,67% panel SPS lebih ringan dibandingkan dengan panel multiplek (t = 8mm) dan 67,24% panel SPS lebih ringan dibandingkan dengan panel multiplek (t = 18mm). Hal ini membuktikan hipotesa pertama dimana berat dari panel SPS memiliki berat yang jauh lebih ringan yaitu rata-rata sebesar 0,172 gr/cm3 dengan standar deviasi 0,022, dengan berat volume material polyurethanenya adalah sebesar 0,068 gr/cm3 dengan standar deviasi 0,004.

4

Berikut ini ditunjukkan data hasil pengujian berat volume yang dihasilkan untuk masing-masing jenis spesimen : Tabel.4 : Data hasil pengujian berat volume SPS.

Spesimen Dimensi (cm) Volume Berat/volume Rata-rata Panjang Lebar Tebal

(cm) (cm) (cm) (cm3) (gram/cm3) (gram/cm3) 3-A (9% injeksi) 45,00 13,75 2,85 1763,44 0,165

0,172

3-B (9% injeksi) 50,00 15,00 3,21 2407,50 0,135 4-A (8% injeksi) 50,00 15,25 2,38 1814,75 0,177 4-B (8% injeksi) 50,00 14,75 2,40 1770,00 0,181 5-A (12% injeksi) 49,75 15,00 2,71 2022,34 0,152 5-B (12% injeksi) 49,50 14,50 2,82 2024,06 0,167 6-A (10% injeksi) 50,00 15,00 2,15 1612,50 0,208 6-B (10% injeksi) 50,00 15,00 2,36 1770,00 0,188

Standar deviasi 0,022

Tabel.5 : Data hasil pengujian berat volume panel multiplek.

Spesimen Dimensi (cm) Volume Berat/volume Rata-rata Panjang Lebar Tebal

(cm) (cm) (cm) (cm3) (gram/cm3) (gram/cm3) A – 8mm 49,70 15,00 0,80 596,40 0,524

0,516 B – 8mm 50,00 15,00 0,80 600,00 0,524 C – 8mm 50,00 15,30 0,80 612,00 0,500 A – 18mm 50,00 15,00 1,80 1350,00 0,531 0,525 B – 18mm 50,00 15,00 1,80 1350,00 0,520

Standar deviasi 0,012

Tabel.6 : Data hasil pengujian berat volume polyurethane.

Spesimen Dimensi (cm) Volume Berat/volume Rata-rata Panjang Lebar Tebal

(cm) (cm) (cm) (cm3) (gram/cm3) (gram/cm3) Els-Pu.01 2,50 2,70 2,60 17,55 0,074

0,068

Els-Pu.02 2,50 2,65 2,60 17,23 0,064 Els-Pu.03 2,60 2,60 2,60 17,58 0,074 Els-Pu.04 2,55 2,50 2,71 17,28 0,069 Els-Pu.05 2,60 2,60 2,51 16,97 0,065 Els-Pu.06 2,71 2,58 2,68 18,74 0,064 Els-Pu.07 2,50 2,71 2,43 16,46 0,067 Els-Pu.08 2,53 2,68 2,59 17,56 0,068

Standar deviasi 0,004

5. Pengujian lentur.

Dalam hal ini dilakukan pengujian lentur pada masing-masing panel SPS dan panel pembanding yang merupakan multiplek murni dengan ketebalan 8 mm dan 18 mm. Dari hasil pengujian yang dilakukan, didapatkan perbandingan gaya akibat pembebanan dengan deflection dari masing-masing panel spesimen, yang ditunjukkan pada grafik pada gambar 5 berikut ini :

5

Gambar.5 : Grafik perbandingan beban dengan defleksi dari masing-masing panel spesimen

Berdasarkan grafik tersebut, menunjukkan bahwa kekuatan lentur dari spesimen SPS lebih

rendah dari panel murni multiplek. Pada pembebanan 1500 N panel SPS memberikan harga defleksi 25,75 mm, sedangkan pada panel multiplek (t = 8mm) harga defleksinya sebesar 19,467 mm dan panel multiplek (t = 18mm) harga defleksinya sebesar 4,675 mm. Sedangkan pada kondisi tegangan lentur yang dihasilkan, ditunjukkan pada grafik berikut ini :

Gambar.6 : Grafik perbandingan beban dengan tegangan lentur pada masing-masing panel

Berdasarkan yang ditunjukkan dalam grafik di atas, pada pembebanan 1500 N, tegangan

lentur yang terjadi pada panel SPS sebesar 3,26 Mpa lebih besar 61,65% dibandingkan dengan tegangan lentur yang terjadi pada panel multiplek (t = 8mm) sebesar 1,25 Mpa dan tegangan lentur panel SPS lebih besar 82,88% dibandingkan dengan tegangan lentur yang terjadi pada panel murni multiplek (t = 18mm) sebesar 0,56 Mpa.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00

Forc

e (N

)

Deflection (mm)

Force vs Deflection

SPS (9%)

SPS (8%)

SPS (12%)

SPS (10%)

PM-8mm

PM-18mm

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Forc

e (N

)

Flexure Stress (Mpa)

Force vs Flexure Stress

SPS (9%)

SPS (8%)

SPS (12%)

SPS (10%)

PM-8mm

PM-18mm

6

Berdasarkan hasil pengujian lentur yang dilakukan, tidak membuktikan hipotesa yang dibuat, dikarenakan kekuatan lentur panel SPS masih lebih rendah dari kekuatan lentur yang terjadi pada panel murni multiplek (t = 8mm) dan (t = 18mm). Oleh karena itu, untuk mendapatkan nilai kekuatan lentur yang mendekati dengan spesimen pembanding, dapat dilakukan beberapa rekomendasi eksperimen sebagai berikut :

a. Melakukan eksperimen uji lentur pada panel multiplek dengan ukuran ketebalan 3mm, 4mm dan 6mm. Untuk mengetahui kondisi kekuatan lentur dari masing-masing panel.

b. Melakukan variasi ketebalan pada bagian inti panel SPS, dan mengganti ketebalan panel luar baik top plate dan bottom plate dengan ketebalan yang jauh lebih tebal.

6. Kesimpulan hasil ekperimen.

Berdasarkan hasil eksperimen yang dilakukan, dari pembentukan material spesimen SPS dan pengujian, dapat diambil beberapa kesimpulan, sebagai berikut :

a. Dengan proses pengembangan PU yang cepat, maka diperlukan alat injektor, sehingga campuran polyol dan isosyanat dapat bercampur dengan sempurna di dalam panel plat.

b. Pada variasi prosentase cairan PU, yaitu : 8%, 9%, 10% dan 12%, lapisan core yang tepat memenuhi ruang panel tanpa terjadi deformasi lansung adalah pada prosentase injeksi 8%, dengan berat volume 0,179 gr/cm3 dan tegangan lentur maksimum pada pembebanan 1750 N sebesar 4,47 Mpa dengan defleksi 30,90 mm.

c. Pada proses injeksi, panel SPS perlu diperkuat untuk mengurangi adanya deformasi langsung. Hal ini diperlukan untuk mempertahankan ketebalan rancangan dari panel SPS.

d. Berdasarkan hasil pengujian berat volume, panel SPS memberikan nilai berat volume yang lebih kecil dibandingkan dengan panel multiplek pembanding. Namun, nilai tegangan lentur yang dihasilkan jauh lebih besar.

e. Untuk meningkatkan hasil eksperimen yang dilakukan, berikut ini rekomendasi yang dapat diberikan : Panel SPS dapat dibentuk, namun perlu memperhatikan prosentase volume cairan

polyurethane yang akan diinjeksikan. Perlunya dilakukan pengujian berat volume dan lentur pada panel multiplek 3mm,

4mm dan 6mm. Serta, melakukan pembuatan panel SPS beserta melihat kondisi kekuatan lenturnya dengan memvariasikan ketebalan lapisan core maupun ketebalan lapisan luar.

7. Rekomendasi dalam thesis.

Melihat dari hasil eksperimen sementara yang dilakukan, maka dalam penelitian thesis yang akan dilaksanakan adalah melakukan penelitian eksperimen terhadap penggunaan sandwich panel kombinasi antara pelat baja dengan polyurethane elastomer yang akan diaplikasikan pada konstruksi kapal terutama pada bagian double bottom, main deck dan navigation deck. Dengan demikian, dapat diketahui apakah bahan baku polyurethane yang ada dipasaran Indonesia dapat atau tidak digunakan sebagai material komposit baru, yang memiliki berat sendiri (self weight) yang lebih ringan.

Edy Utomo, 4114203005 - tpmk