ANALISIS SIFAT MEKANIK KOMPOSIT SERAT SABUT KELAPA SEBAGAI MATERIAL ALTERNATIF PENGGANTI KAYU UNTUK PEMBUATAN KAPAL TRADISIONAL Aguswandi1, Muftil Badri2, Yohanes3 Laboratorium Pengujian Bahan, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Riau 1
[email protected],
[email protected],
[email protected] ABSTRACT Recently, it has been difficult to get the wood as a material to construct the traditional ships. Alternatively, the wood can be substituted by composite materials such as the composite of coco fiber. The coco fiber composites have potential to construct a fishing boat. In this research produced the composite plates and investigation of their value of tensile strength and flexural strength. The composite composition was used 70% polyester and 30% coco fiber. Production of the composite plates used Vacuum Assisted Resin Infusion (VARI) method by variation of the direction of fibers (random, continous and woven). Based on the research result that was produced the composite plates sizes of 400 x 400 x 8 mm and the value of tensile strengths of composite coco fiber for random fiber direction of 12.8572 N/mm2, continuous fiber direction of 15.4436 N/mm2 and woven direction of 12.1797 N/mm2. The value of flexural strengths for random fiber direction was 97.3220 N/mm2, continuous fiber direction of 96.1347 N/mm2 and woven fiber direction of 80.3922 N/mm2. In conclusion, the value of the highest tensile strength and the highest flexural strength were a continuous fiber direction and a random fiber direction, respectively. Keywords: Composites, Coco Fiber, VARI.
1. Pendahuluan Sepanjang pesisir Provinsi Riau dapat ditemukan usaha-usaha tempat pembuatan kapal atau galangan kapal yang masih bersifat tradisional, pembuatan kapal pada galangan tradisional itu masih menggunakan kayu. Kapal kayu yang sering dibuat pada galangan tersebut ialah kapal pengangkut hasil perikanan, hasil hutan, dan barang kebutuhan seharihari. Galangan kapal kayu tersebut dapat membuat kapal kayu berukuran lebih 500 GT. Sejak tahun 1960-an permintaan kebutuhan kapal kayu meningkat seiringnya berkembangnya perekonomian negara – begara ASEAN sehingga kebutuhan kayu untuk material kapal kayu semakin sulit, kesulitan ini mulai terasa sejak pada tahun 1980-an, kesulitan ini berupa kayu yang sulit didapatkan dan harganya cukup tinggi sehingga berdampak pada tutupnya galangan kapal kayu dan banyak pekerja pembuat kapal kayu berhenti bekerja (Ahmad dkk, 2013). Sebagai untuk mengatasi kelangkaan kayu dan mahalnya kayu ialah dengan menggunakan material atau material alternatif pengganti kayu dimana sifat mekanik material alternatif setara atau bahkan lebih baik dibandingkan kayu dan mudah tersedia atau diadakan oleh galangan kapal (Ahmad dkk, 2013). Satu antara material alternatif yang dapat digunakan ialah material komposit. Komposit merupakan perpaduan dari dua material atau lebih yang memiliki fasa yang berbeda menjadi suatu material baru yang memiliki sifat lebih baik dari kedua material penyusunnya (matriks dan serat). Komposit serat alam memiliki keuntungan yaitu lebih ringan, ramah lingkungan dan lebih murah (Bakri,
Jom FTEKNIK Volume 3 No. 2 Oktober 2016
2011). Komposit yang terus dikembangkan ialah komposit serat sabut kelapa. Komposit serat sabut kelapa memiliki keunggulan mudah didapat, murah, dapat mengurangi polusi lingkungan sehingga komposit ini mampu mengatasi permasalahan lingkungan yang mugkin tibul dari banyaknya sabut kelapa yang tidak dimanfaatkan, serta tidak membahayakan kesehatan (Astika dkk, 2013). Serat sabut kelapa sebagai serat mempunyai kekuatan impak yang lebih tinggi dibanding dengan serat jute dan kenaf sebagai serat plopropilen. Kekuatan tarik komposit serat sabut kelapa yang orientasi serat acak atau random mempunyai kekuatan lentur yang lebih tinggi dan memiliki potensi digunakan sebagai bagunan non-struktur. Kekuatan impak dan kekuatan lentur komposit serat sabut kelapa semakin tinggi apabila semakin panjang serat sabut kelapa dan semakin besar fraksi volume serat dalam komposit (Astika dkk, 2013). Beberapa produk yang mungkin dapat dibuat dari komposit serat sabut kelapa adalah badan perahu nelayan, sandaran kursi, kursi stadion, dan penutup bak sampah (Bakri, 2011). Dengan demikian komposit sabut kelapa memiliki potensi sebagai material alternatif pengganti kayu pada pembuatan kapal kayu. Salah satu teknik dalam pembuatan komposit ialah dengan menggunakan metode Vacuum Assited Resin Infusion (VARI), metode ini memanfaatkan perbedaan tekanan dari pompa vakum. Perbedaan tekanan ini akan menghisap resin dan masuk ke dalam cetakan lalu resin akan mengisi ruang antar serat yang sudah tersusun hingga memenuhi cetakan sehingga
1
membentuk material komposit (Prayoga, 2013). Metode ini menghasilkan komposit yang mempunyai rasio serat dan matriks yang tinggi dibandingkan dengan metode hand lay up. Metode hand lay up menggunakan cara manual untuk mengalirkan resin, sedangkan pada metode VARI aliran matrik dilakukan oleh tekanan vakum yang konstan. Penggunaan tekanan vakum konstan ini mengatur distribusi matriks agar tetap dalam jumlah tertentu (Febriyanto, 2011). Sistem kontrol tekanan vakum pada metode VARI menghasilkan produk komposit yang lebih baik dibandingkan menggunakan metode hand lay up (Refiadi dkk, 2005). Berdasarkan dari uraian di atas perlu adanya penelitian lanjutan tentang menjadikan komposit sabut kelapa sebagai material alternatif dalam pembuatan kapal kayu, dimana proses pembuatan komposit serat sabut kelapa mengggunakan metode VARI dengan memvariasikan arah orientasi dari serat sabut kelapa, sehingga sifat mekanik dari komposit sabut kelapa dapat lebih baik dan setara dengan kayu yang digunakan pada proses pembuatan kapal kayu. Tujuan penelitian ini ialah memperoleh pelta komposit serat sabut kelapa dengan menggunakan metode VARI dan memperoleh kekuatan tarik dan kekuatan lentur komposit sabut kelapa dengan metode VARI sehingga komposit serat sabut kelapa dapat digunakan sebagai material alternatif pengganti kayu dalam pembuatan kapal kayu. 2. Metode
Sedangkan alat pendukung lainnya ialah: 1. Gerinda tangan 2. Gelas ukur 3. Timbangan digital 4. Alat pendukung lainnya (seperti: pisau, gunting, kuas, spidol, lakban) Prinsip kerja alat ini ialah pada saat pompa vakum dihidupkan, pompa vakum akan menghisap udara yang ada di dalam cetakan dengan tekanan yang rendah sehingga kondisi cetakan menjadi vakum, lalu tekanan rendah ini akan menghisap resin dari resin bucket, resin ini akan mengisi serat-serat yang telah disusun didalam cetakan. Mulai
Studi literatur
Persiapan alat dan bahan
Pembuatan pelat komposit serat sabut kelapa
Pembuatan spesimen uji komposit serat sabut kelapa
Metode yang digunakan ialah metode eksperimental, membuat pelat komposit dengan menggunakan metode VARI lalu pelat komposit di uji dengan menggunakan pengujian tarik sesuai dengan standar ASTM D 638-02 dan pengujian lentur sesuai dengan standar ASTM D 790-02. Alur kegiatan penelitian dapat dilihat pada Gambar. 2.
Pengujian tarik, dan lentur spesimen komposit serat sabut kelapa
2.1 Alat dan Bahan Menyiapkan alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini. Alat-alat utama yang digunakan ialah: 1. Pompa Vakum 2. Selang saluran 3. Resin Bucket 4. Resin Trap 5. Katup 6. Manometer 7. Cetakan
Analisis hasil pengujian
Simpulan
Selesai Gambar 2 Diagram Alir Penelitian Bahan yang digunakan ialah: 1. Serat sabut kelapa 2. Larutan NaOH 3. Resin poliester dan katalis MEKPO.
Gambar 1 Instalasi Cetakan
Jom FTEKNIK Volume 3 No. 2 Oktober 2016
Cetakan komposit serat sabut kelapa berukuran 300 mm x 300 mm. Serat sabut kelapa diapit oleh kaca yang sudah dilapisi wax. Lalu cetakan dan serat sabut
2
kelapa dimasukkan ke dalam plastik. Bentuk cetakan dapat dilihat pada Gambar 3.
supaya tidak ada udara luar yang masuk ke dalam cetakan. Proses dapat dihentikan dengan mematikan pompa vakum. Setelah resin mengeras setelah resin mengeras, cetakan dibongkar, lalu buat komposit dengan arah serat yang lainnya. 2.4 Pembuatan Spesimen Uji
Gambar 3 Cetakan 2.2 Pembuatan Pelat Komposit Pertama serat direndam didalam larutan NaOH 5% selama 60 menit lalu dibilas menggunakan air setelah itu dijemur dibawah matahari selama 24 jam, setelah itu diuji kadar air serat sehingga kadar air serat kurang dari 13%. Setelah itu penyiapan instalasi alat yang pertama dilakukan ialah pemberian wax pada kaca cetakan bertujuan agar pada saat mengering komposit serat sabut kelapa mudah dilepaskan pada cetakan. Setelah itu timbang serat serabut kelapa dengan menggunakan timbangan digital, serat yang dibutuhkan ialah 1102,5 g, selanjutnya susun serat sabut kelapa pada cetakan sesuai dengan arah susunan yang telah ditentukan (arah serat satu arah, dua arah dan random atau acak). Setelah serat sabut kelapa tersusun, serat sabut kelapa dimasukkan ke dalam plastik lalu diisolasi sehingga kondisi cetakan vakum. Setelah itu pemasangan selang yang menghubungkan antara resin bucket dengan cetakan dan resin trap sampai dengan pompa vakum. Setelah instalasi terpasang, proses selanjutnya ialah prosedur kerja menggunakan teknik VARI. Pertama yang dilakukan ialah menghidupkan pompa, setelah pompa vakum hidup selanjutnya menyesuaikan tekakan dengan cara menutup saluran inlet kemudian mengatur bukaan katup kontrol untuk menyesuaikan tekanan, perhatikan jarum penunjuk pada manometer sampai bergerak menjukkan angka skala tekanan yang akan digunakan. Tekanan yang digunakan ialah 10 cmHg. Proses selanjutnya ialah proses pembuatan komposit, resin poliester diukur dengan menggunakan timbangan digital, massa resin poliester yang dibutuhkan ialah 231,3 g, setelah itu timbang katalis dengan massa katalis 0,23 g atau sekitar 1% dari massa resin poliester. Setelah resin poliester dan katalis diukur, resin poliester dan katalis dimasukkan dalam suatu wadah, lalu diaduk hingga warna resin berubah dari sebelumnya, setelah itu resin dimasukkan ke dalam resin bucket, pompa vakum dihidupkan kembali, selanjutnya buka tutup katup outlet dan saluran inlet, maka resin akan menggalir memasuki cetakan. Jika semua resin sudah masuk ke dalam cetakan dan memenuhi rongga cetakan sampai tiba di outlet, kemudian saluran inlet dan katup outlet ditutup
Jom FTEKNIK Volume 3 No. 2 Oktober 2016
Setelah resin mengering, komposit serat sabut kelapa dikeluarkan dari cetakan, komposit serat sabut kelapa dibersihkan permukaanya dan dirapikan dengan menggunakan gerinda lalu komposit serat sabut kelapa dibentuk menjadi spesimen uji. Bentuk spesimen uji sesuai dengan bentuk standar yang telah ditentukan, uji tarik standar ASTM D 638-02 dan uji lentur dengan standar D 790-02. Proses pembentukan spesimen uji menggunakan gerinda tangan. Setiap spesimen uji berjumlah 20 buah untuk satu arah orientasi serat. 2.5 Pengujian Tarik dan Lentur Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui besar kekuatan tarik dari material komposit serat sabut kelapa. Pengujian dilakukan dengan memberi beban tarik secara perlahah-lahan sampai spesimen putus. Pengujian dilakukan dengan mesin Universal Testing Machine di Laboratorium Pengujian Bahan Jurusan Teknik Mesin Universitas Riau. Data pengujian diambil ialah data kekuatan tarik maksimum pada setiap spesimen uji. Pengujian lentur dilakukan untuk mengetahui besarnya beban kekuatan lentur dari material komposi serat sabut kelapa. Pengujian dilakukan dengan memberi beban lentur secara perlahah-lahan sampai spesimen mengalami patah. Pengujian dilakukan dengan mesin Universal Testing Machine di Laboratorium Pengujian Bahan Jurusan Teknik Mesin Universitas Riau. Data pengujian yang diambil ialah data beban lentur terbesar pada setiap spesimen uji. 3. Hasil 3.1 Komposit Serat Sabut Kelapa Komposit yang telah dibuat pada peneitian ini ialah pelat komposit serat sabut kelapa dengan ukuran yang dihasilkan 400 mm x 400 mm dengan ketebalan 8 mm. Lalu pelat komposit ini dibentuk menjadi spesimen uji sesuai dengan standar ASTM D 638-02 untuk pengujian tarik dan spesimen uji dengan standar ASTM D 790-02 untuk pengujian lentur. 3.2 Kekuatan Tarik Dari pengujian tarik yang dilakukan diperoleh datadata yang ditunjukkan pada Tabel 1, Tabel 2 dan Tabel 3. Dari data tersebut dapat dilihat gaya maksimum dan tegangan maksimum yang diberikan pada spesimen uji tari untuk masing-masing variasi arah serat.
3
Tabel 1 Data Pengujian Tarik Arah Serat Acak No
Identitas Spesimen
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
AT1 AT2 AT3 AT4 AT5 AT6 AT7 AT8 AT9 AT10 AT11 AT12 AT13 AT14 AT15 AT16 AT17 AT18 AT19 AT20
Luas Penampang (mm2) 39,825 37,465 40,61 43,2 46,92 46,08 43,2 34,5825 43,84 43,75 44,85 47,7 33,655 46,8 48,42 44,22 32,83 33,93 34,662 37,1
Beban Maksimum (kN) 0,6 0,4 0,4 0,6 0,6 0,6 0,6 0,4 0,4 0,8 0,6 0,6 0,6 0,8 0,6 0,4 0,4 0,4 0,6 0,2
Tegangan Tarik (N/mm2) 15,0659 10,6766 9,8498 13,8889 12,7877 13,0208 13,8889 11,5665 9,1241 18,2857 13,3779 12,5786 17,828 17,094 12,3916 9,0457 12,184 11,789 17,31 5,3908
Tabel 2 Data Pengujian Tarik Arah Serat Satu Arah No
Identitas Spesimen
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
LT1 LT2 LT3 LT4 LT5 LT6 LT7 LT8 LT9 LT10 LT11 LT12 LT13 LT14 LT15 LT16 LT17 LT18 LT19 LT20
Luas Penampang (mm2) 33,228 43,9568 36,54 38,048 40,0784 39,06 36,018 47,9316 40,0192 47,232 47,088 41,34 43,4868 40,82 42,56 36,288 42,9 36,168 45,152 39,1902
Beban Maksimum (kN) 0,2 0,8 0,8 0,8 0,8 0,6 0,8 0,8 0,4 0,4 1 0,6 0,4 0,6 0,6 0,4 0,6 0,6 0,6 0,8
Tegangan Tarik (N/mm2) 6,019 18,1997 21,8938 21,0261 19,9609 15,361 22,2111 16,6905 9,9952 8,4688 21,2368 14,5138 9,1982 14,6987 14,0977 11,0229 13,986 16,5893 13,2884 20,4133
Tabel 3 Data Pengujian Tarik arah Serat Dua Arah No
Identitas Spesimen
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
WT1 WT2 WT3 WT4 WT5 WT6 WT7 WT8 WT9 WT10 WT11 WT12 WT13 WT14 WT15 WT16 WT17 WT18 WT19 WT20
Luas Penampang (mm2) 42,8328 41,602 42,12 41,448 42,364 45,2236 40,176 41,86 37,5512 48,96 36,448 42,7056 39,6 36,96 46,2 48,888 44,5824 41,23 39,44 34,304
Beban Maksimum (kN) 0,4 0,4 0,6 0,4 0,4 0,4 0,6 0,4 0,4 0,6 0,4 0,8 0,2 0,4 0,6 0,6 0,8 0,8 0,6 0,4
Tegangan Tarik (N/mm2) 9,3386 9,6149 14,2450 9,6506 9,442 8,8449 14,9343 9,5557 10,6521 12,2549 10,9745 18,7329 5,0505 10,8225 12,987 12,273 17,9443 19,4033 15,213 11,6604
Jom FTEKNIK Volume 3 No. 2 Oktober 2016
3.3 Kekuatan Lentur Dari pengujian lentur yang dilakukan diperoleh datadata yang ditunjukkan pada Tabel 4, Tabel 5 dan Tabel 6. Dari data tersebut dapat dilihat gaya maksimum dan tegangan maksimum yang diberikan pada spesimen uji lentur untuk masing-masing variasi arah serat dengan panjang tumpuan sebesar 100 mm. Tabel 4 Data Pengujian Lentur Arah Serat Acak No
Identitas Spesimen
Lebar (mm)
Tebal (mm)
Beban (kN)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
AB1 AB2 AB3 AB4 AB5 AB6 AB7 AB8 AB9 AB10 AB11 AB12 AB13 AB14 AB15 AB16 AB17 AB18 AB19 AB20
18,95 18,15 18,45 18 18,1 20,3 18,3 19,25 19,3 19,85 19 19 18,65 18,95 18 19 18,45 18 18,85 19
4,3 4,65 4 4,45 4,85 5,1 4,05 4,65 4,45 5,45 4,65 4,9 4,1 4,7 4,65 4,35 4,6 5 5,65 4
0,2 0,2 0,4 0,2 0,4 0,4 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,4 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,4 0,4 0,2
Tegangan Lentur (N/mm2) 85,6200 76,4432 203,2520 84,1645 140,9254 113,6357 99,9448 72,0750 78,4953 50,8824 73,0233 131,5241 95,6918 71,6665 77,0802 83,4429 76,8439 133,3333 99,7110 98,6842
Tabel 5 Data Pengujian Lentur Arah Serat Satu Arah No
Identitas Spesimen
Lebar (mm)
Tebal (mm)
Beban (kN)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
LB1 LB2 LB3 LB4 LB5 LB6 LB7 LB8 LB9 LB10 LB11 LB12 LB13 LB14 LB15 LB16 LB17 LB18 LB19 LB20
18,38 19,6 19,02 18,88 19,28 18,6 19,3 19,1 18,24 20,2 18,52 18,92 19,2 20,1 18,74 19,42 18,12 18,76 18,1 20,5
5,1 4,82 4,72 4,02 4,14 5,22 4,7 4,5 4,2 5 4,4 4,72 5 4,9 5 4,5 5 5,6 4 5,1
0,4 0,4 0,4 0,4 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,4 0,2 0,2 0,2 0,4 0,4 0,2 0,2
Tegangan Lentur (N/mm2) 125,5063 131,7653 141,5979 196,6515 90,7849 59,1926 70,3669 77,5645 93,2391 59,4059 83,671 71,1731 125 62,1632 64,0342 76,2864 132,4503 101,9864 103,5912 56,2635
Tabel 6 Data Pengujian Lentur Arah Serat Dua Arah No
Identitas Spesimen
Lebar (mm)
Tebal (mm)
Beban (kN)
1 2 3 4 5 6 7
WB1 WB2 WB3 WB4 WB5 WB6 WB7
19,85 18,6 18 18,2 18 19 18,65
4,55 4,2 4,4 4,9 5 4,15 4,55
0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0.2
Tegangan Lentur (N/mm2) 73,0025 91,4344 86,0882 68,6527 66,6667 91,6793 77,6998
4
Identitas Spesimen
Lebar (mm)
Tebal (mm)
Beban (kN)
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
WB8 WB9 WB10 WB11 WB12 WB13 WB14 WB15 WB16 WB17 WB18 WB19 WB20
18,55 19,3 19,45 18,75 18,25 18 18,05 18,45 19,85 18,75 18,1 18,8 19,45
4,65 4,85 4 4,6 4,1 4,95 4,45 4,25 4 4,6 4 4,8 5,2
0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
Tegangan Lentur (N/mm2) 74,7948 66,0816 96,4010 75,6144 97,7892 68,0203 83,9313 90,0217 94,4584 75,6144 103,5912 69,2598 57,0420
UCL, 29.9361
33.0 30.0 27.0 24.0 21.0 18.0 15.0 12.0 9.0 6.0 3.0 0.0
X (CL)
LCL, 0.9510
LT1 LT2 LT3 LT4 LT5 LT6 LT7 LT8 LT9 LT10 LT11 LT12 LT13 LT14 LT15 LT16 LT17 LT18 LT19 LT20
No
berada dalam bata-batas yang wajar, dengan rata-rata kekuatan tariknya ialah 15.4436 N/mm2, dengan nilai UCL ialah 29.9361 N/mm2 dan nilai LCL sebesar 0.9510 N/mm2.
Kekuatan Tarik
Tabel 6 Data Pengujian Lentur Arah Serat Dua Arah (Lanjutan)
4. Pembahasan
UCL, 22.61
Gambar 5 Diagram Kontrol Kekuatan Tarik Arah Serat Satu Arah Pada Gambar 6 dapat dilihat data pengujian kekuatan tarik komposit serat sabut kelapa dengan arah dua arah. Data pengujian kekuatan tarik berada didalam batas UCL dan LCL sehingga kesemua data pengujian dapat diterima atau data yang didapat berada dalam bata-batas yang wajar, dengan rata-rata kekuatan tariknya ialah 12.1797 N/mm2 dengan nilai UCL ialah 23.1345 N/mm2 dan nilai LCL sebesar 1.2250 N/mm2. UCL, 23.1345
27.0 24.0 21.0 18.0 15.0 12.0 9.0 6.0 3.0 0.0
X (CL)
LCL, 1.2250
WT1 WT2 WT3 WT4 WT5 WT6 WT7 WT8 WT9 WT10 WT11 WT12 WT13 WT14 WT15 WT16 WT17 WT18 WT19 WT20
24.0 22.0 20.0 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0
Identitas Spesimen
Kekuatan Tarik
Berdasarka data pengujian seperti yang terdapat pada Tabel 1, Tabel 2, Tabel 3, Tabel 4, Tabel 5 dan Tabel 6, kemudian diubah ke dalam bentuk grafik seperti ditunjukkan pada Gambar 4, Gambar 5, Gambar 6, Gambar 8, Gambar 9 dan Gambar 10. Grafik berupa Control Chart yang memiliki Center Line yang merupakan rata-rata dari data spesimen yang didapatkan, Upper Control Limit (UCL) merupakan batas kendali data bagian atas dari rata-rata, dan Lower Conrol Limit (LCL) merupakan batas kendali data bagian bawah dari rata-rata. Dari Gambar 4 dapat dilihat data kekuatan tarik komposit serat sabut kelapa dengan arah serat acak, data pengujian berada diantara batas UCL dan LCL sehingga kesemua data pengujian dapat diterima atau berada didalam batas-batas yang wajar, dengan ratarata kekuatan tarik untuk variasi acak ialah 12.8572 N/mm2, dengan nilai UCL 22.61 N/mm2 dan LCL 3.1038 N/mm2.
Kekuatan Tarik
Identitas Spesimen X (CL)
AT1 AT2 AT3 AT4 AT5 AT6 AT7 AT8 AT9 AT10 AT11 AT12 AT13 AT14 AT15 AT16 AT17 AT18 AT19 AT20
LCL, 3.1038
Identitas Spesimen
Gambar 4 Diagram Kontrol Kekuatan Tarik Arah Serat Acak Pada Gambar 5 dapat dilihat data pengujian kekuatan tarik komposit serat sabut kelapa dengan arah serat satu arah. Data pengujian kekuatan tarik berada didalam batas UCL dan LCL sehingga kesemua data pengujian dapat diterima atau data yang didapat
Jom FTEKNIK Volume 3 No. 2 Oktober 2016
Gambar 6 Diagram Kontrol Kekuatan Tarik Arah Serat Dua Arah Nilai kekuatan tarik yang tertinggi ialah komposit serat sabut kelapa dengan arah satu arah. Nilai kekuatan tarik keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 7, untuk nilai kekuatan tarik yang paling rendah ialah komposit serat sabut kelapa dengan arah dua arah. Dari kesemua arah serat jika dibandingkan dengan kelas kuat kayu, kesemua arah serat termasuk ke dalam kelas kuat kayu V dengan nilai kekuatan tarik kesemua arah serat kurang dari 20 N/mm2. Jika mengikuti aturan dari BKI tentang material berpenguat serat atau komposit maka komposit serat sabut kelapa kesemua serat tidak memenuhi syarat yang telah ditetapkan oleh BKI, nilai kekuatan tarik
5
Kekuatan Tarik (N/mm2)
18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
Acak
12.1797
Satu Arah
UCL, 205.5006
X (CL), 96.1347
LCL, 13.2312
LB1 LB2 LB3 LB4 LB5 LB6 LB7 LB8 LB9 LB10 LB11 LB12 LB13 LB14 LB15 LB16 LB17 LB18 LB19 LB20
225.0 200.0 175.0 150.0 125.0 100.0 75.0 50.0 25.0 0.0 -25.0 -50.0
Identitas Spesimen
Gambar 9 Diagram Kontrol Kekuatan Lentur Arah Serat Satu Arah
15.4436 12.8572
Pada Gambar 9 dapat dilihat data pengujian kekuatan lentur komposit serat sabut kelapa dengan arah satu arah. Data pengujian kekuatan lentur berada didalam batas UCL dan LCL sehingga kesemua data pengujian dapat diterima atau data yang didapat berada dala batas yang wajar, dengan rata-rata kekuatan lenturnya ialah 96,1347 N/mm2 dengan nilai UCL ialah 205,5006 N/mm2 dan nilai LCL sebesar -13,2312 N/mm2.
Kekuatan Lentur
komposit serat sabut kelapa yang telah dibuat kurang dari 40 MPa yang telah ditentukan oleh BKI. Pada Gambar 7 kekuatan tarik terimggi adalah komposit serat sabut kelapa dengan arah satu arah sehingga termasuk ke dalam kelas kuat kayu V dan tidak memenuhi syarat yang telah ditentukan oleh BKI tentang syarat material non metal. Kekuatan tarik dengan arah satu arah tinggi karena arah serat dari komposit serat sabut sama dengan arah beban yang diberikan, meurut Astika dkk (2013) semakin panjang arah serat maka kekuatan tarik semakin meningkat karena ikatan antara matrik dan serat semakin kuat sehingga mampu menyerap beban tarik yang diberikan. Berbeda dengan komposit serat sabut dengan arah yang lainnya, nilai kekuatan tariknya lebih rendah karena panjang seratnya lebih pendek dari pada arah satu arah karena serat terpotong pada saat pemotongan spesimen sehingga panjang serat arah acak dan dua arah lebih rendah dari pada panjang serat satu arah, sehingga nilai kekuatan tarik untuk arah acak dan dua arah lebih rendah dari pada arah serat satu arah.
Pada Gambar 10 dapat dilihat data pengujian kekuatan lentur komposit serat sabut kelapa dengan arah dua arah. Data pengujian kekuatan lentur berada didalam batas UCL dan LCL sehingga kesemua data pengujian dapat diterima, dengan rata-rata kekuatan lenturnya ialah 80,3922 N/mm2 dengan nilai UCL ialah 119,1673 N/mm2 dan nilai LCL sebesar 41,6170 N/mm2.
Dua Arah
Arah Serat
UCL, 199.4915
240.0
Kekuatan Lentur
200.0
X (CL), 80.3922
LCL, 41.6170
Identitas Spesimen
Gambar 10 Diagram Kontrol Kekuatan Lentur Arah Serat Dua Arah
X (CL), 97.3220
160.0
UCL, 119.1673
130.0 120.0 110.0 100.0 90.0 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0
WB1 WB2 WB3 WB4 WB5 WB6 WB7 WB8 WB9 WB10 WB11 WB12 WB13 WB14 WB15 WB16 WB17 WB18 WB19 WB20
Pada Gambar 8 dapat dilihat data pengujian kekuatan lentur komposit serat sabut kelapa dengan arah acak. Data pengujian kekuatan lentur berada didalam batas UCL dan LCL kecuali identitas spesimen AB3 yang dimana melewati batas UCL sehingga kesemua data pengujian dapat diterima kecuali AB3, dengan ratarata kekuatan lenturnya ialah 97,9405 N/mm2, dengan nilai UCL ialah 199,4915 N/mm2 dan nilai LCL sebesar -4,4876 N/mm2.
Kekuatan Lentur
Gambar 7 Histogram Kekuatan Tarik Rata-Rata Berdasarkan Arah Serat
120.0 80.0 LCL, 4.8476
40.0
AB1 AB2 AB3 AB4 AB5 AB6 AB7 AB8 AB9 AB10 AB11 AB12 AB13 AB14 AB15 AB16 AB17 AB18 AB19 AB20
0.0 -40.0
Identits Spesimen
Gambar 8 Diagram Kontrol Kekuatan Lentur Arah Serat Acak
Jom FTEKNIK Volume 3 No. 2 Oktober 2016
Nilai kekuatan lentur yang tinggi pada komposit serat sabut kelapa dengan arah acak. Nilai kekuatan lentur keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 11, untuk nilai kekuatan lentur yang paling rendah ialah komposit serat sabut kelapa dengan arah dua arah. Dari kesemua arah serat jika dibandingkan dengan kela kuat kayu, kesemua arah serat termasuk ke dalam kelas kuat kayu II dengan nilai kekuatan lentur kesemua arah serat
6
berada pada 725 – 1100 kg/cm2. Jika mengikuti aturan dari BKI tentang material berpenguat serat atau komposit maka komposit serat sabut kelapa kesemua serat memenuhi syarat yang telah ditetapkan oleh BKI, nilai kekuatan tarik komposit serat sabut kelapa yang telah dibuat lebih dari 40 MPa yang telah ditentukan oleh BKI. Pada Gambar 11 dapat dilihat nilai rata-rata kekuatan lentur yang tertinggi adalah komposit serat sabut kelapa dengan arah serat acak, sebesar 97.9405 N/mm2 sehingga termasuk ke dalam kelas kuat kayu II dan memenuhi syarat yang telah ditentukan oleh BKI tentang syarat material non metal. Kekuatan lentur acak lebih tinggi dari nilai kekuatan lentur yang lain, tapi kekuatan tarik acak lebih rendah dari kekuatan tarik satu arah. Menurut Santafe dkk (2010) komposit serat sabut kelapa dengan arah orientasi acak memilki kekuatan tarik yang rendah tetapi kekuatan lentur lebih bagus karena komposit serat sabut kelapa memiliki modulus elastisitas yang tinggi. Nilai kekuatan lentur dua arah terendah dikarenakan ikatan antara serat dan matrik kurang baik karena sebagian panjang serat pendek akibatnya distribusi tegangan yang diterima kurang baik dan mudah mengalami kegagalan. Menurut Astika dkk (2013) semakin panjang arah serat maka kekuatan lentur semakin meningkat karena ikatan antara matrik dan serat semakin kuat sehingga mampu menyerap beban lentur yang diberikan.
kuat kayu V. Komposit serat sabut kelapa dengan satu arah dan arah lainnya tidak memenuhi syarat yang telah ditentukan oleh BKI tentang syarat sifat mekanik minimum untuk material komposit. 3. Nilai kekuatan lentur yang memiliki nilai kekuatan lentur tertinggi adalah komposit serat sabut kelapa dengan arah orientasi acak. Nilai kekuatan lentur serat sabut kelapa dengan arah acak setara dengan kelas kuat kayu II, dan secara umum nilai kekuatan lentur komposit serat sabut kelapa dengan arah lainnya setara dengan kelas kuat kayu II. Komposit sera sabut kelapa dengan arah acak dan arah lainnya memenuhi syarat yang telah ditentukan oleh BKI tentang syarat sifat mekanik minimum untuk material komposit. Daftar Pustaka [1]. Muchtar, Ahmad, dan Nofrizal. 2013, Industri Galangan Kapal Kayu di Pesisir Riau, Jurnal Perikanan dan Kelautan. [2]. Bakri. 2011, Tinjauan Aplikasi Serat Sabut Kelapa Sebagai Penguat
Material
Komposit,
Jurnal
Mekanikal
Vol.2
No.1:Januari 2011:10-15. [3]. Astika, Made, I, Lokantara, Putu, I, dan Karohika, Gatot, Made, I. 2013, Sifat Mekanis Komposit Polyester dengan Penguat Serat Sabut Kelapa, Jurnal Energi dan Manufaktur Vol.6 No.2, Oktober 2013:95-202. [4]. Prayoga, Aditya. 2013. Pembuatan propeller Blade Kommposit Ijuk- Resin Untuk Turbin Mikro Hidro Kapasitas 550W Dengan Teknik Vaacum Assited Resin Infussion. Skirpsi. Program Studi
Kekuatan Lentur (N/mm2)
120 100
97.3220
Teknik Mesin Universitas Pasundan.
96.1347 80.3922
[5]. Febrianto, Satrio. 2011. Penggunaan Metode Vacuum Assited
80
Resin Infussion Pada Bahan Uji Komposit Sandwich Untuk
60
Aplikasi Kapal Bersayap Wise-8. Skripsi. Program Studi Fisika Universitas Indonesia.
40
[6]. Refiadi, Gunawan, dan Koswara, Asep, Lukman. 2005. 20
Pembuatan Material Komposit Dengan Metoda Vacuum
0 Acak
Satu Arah
Dua Arah
Arah Serat
Assited Resin Infussion (VARI). Berita Teknologi Bahan dan Barang Teknik No.19/2005. [7]. Santafe Jr.H.P.G, Lopes F.P.D., Costa L.L., dan Monteiro S.N.,
Gambar 11 Histogram Kekuatan Tarik Rata-Rata Berdasarkan Arah Serat 5. Simpulan
Mechanical Propeties of Tensile Tested Coir Fiber Reinforced Polyester Composite, Revista Material Vol. 15 N.2, 2010, pp. 113-11, 2010
Simpulan yang diperoleh pada penelitian ini ialah: 1. Komposit yang dihasilkan pada penelitian ini ialah pelat komposit berukuran 400 mm x 400 mm dengan ketebalan 8 mm, proses pembuatan komposit menggunakan metode VARI, tekanan vakum yang digunakan sebesar 10 cmHg. 2. Nilai kekuatan tarik yang memiliki nilai kekuatan tarik tertinggi adalah komposit serat sabut kelapa dengan arah orientasi satu arah. Nilai kekuatan tarik komposit serat sabut kelapa dengan arah satu arah setara dengan kelas kuat kayu V, dan secara umum nilai kekuatan tarik komposit serat sabut kelapa dengan arah lainnya setara dengan kelas
Jom FTEKNIK Volume 3 No. 2 Oktober 2016
7
