PERILAKU MEKANIK TARIK KOMPOSIT SERAT KENAF DENGAN MATRIK EPOXYRESIN DAN RESIN BQTN 157
1,2
Sabar manik 1, Din Aswan Amran R.,ST,MT 2 Jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan 2016 E-mail :
[email protected]
ABSTRAK Penelitian ini menggunakan bahan serat kenaf dengan orientasi serat panjang menggunakan matrik jenis Epoxyresin dan resin BQTN 157. Pembuatan bahan uji spesimen tarik dengan cara dicetak. Diawali dengan proses perendaman serat kenaf kedalam larutan NaOH, dikeringkan dan selanjutnya proses pencampuran resin dengan serat kenaf kemudian dicetak dan di pres agar bahan uji benar-benar padat. Pengujian tarik yang dilakukan sesuai standart ASTM E8-E8M-09. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan tarik yang optimal dari komposit serat kenaf pada komposisi 30% serat 70% Epoxyresin, 30% serat 70% resin BQTN 157, 20% serat 80% Epoxyresin ,20% serat 80% resin BQTN 157. Hasil pengujian tarik serat kenaf diperoleh, untuk komposisi 30% serat 70% Epoxyresin, nilai rata-rata maksimum tegangan = 40.2 MPa, nilai rata-rata maksimum regangan = 0.016 nilai rata-rata maksimum modulus elastisitas = 2341.727 MPa. Pada komposisi 30% serat 70% resin BQTN, nilai rata-rata maksimum tegangan = 35.53 MPa, nilai rata-rata maksimum regangan = 0.023, dan rata-rata maksimum modulus elastisitas = 2752.28 MPa. Pada komposisi 20% serat 80% Epoxiresin, nilai rata-rata maksimum tegangan = 33.96 MPa, nilai rata-rata maksimum regangan = 0.021 dan rata-rata maksimum modulus elastisitas = 1819.142 Mpa. Pada komposisi 20% serat 80% resin BQTN, nilai rata-rata maksimum tegangan = 35.66 MPa, nilai rata-rata maksimum regangan = 0.020 dan rata-rata maksimum modulus elastisitas = 1916.856 MPa. Dengan nilai optimal diperoleh pada komposisi 30% serat 70% Epoxyresin dimana rata-rata tegangan maksimum 45.781 MPa, rata-rata regangan maksimum 0.016 dengan rata-rata modulus elastisitas tarik 2734.38 MPa. Kata kunci : Serat Kenaf, Epoxyresin, BQTN 157, Uji Tarik
ABSTRACT This research use absorbing agent of kenaf with long fibre orientation use type matrik of Epoxyresin and of resin BQTN 157. Making of materials test interesting spesimen by printed. Early with process perendaman of fibre of kenaf into condensation of Naoh, dried and hereinafter process mixing of resin with fibre of kenaf is later;then printed and in pres so that/ to be materials test really solid. Interesting examination which done/conducted according to ASTM E8-E8M-09 standart. Intention of this research is to know optimal interesting strength from is composite of fibre of kenaf at composition 30% fibre 70% Epoxyresin, 30% fibre 70% BQTN resin 157, 20% fibre 80% Epoxyresin , 20% fibre 80% BQTN resin 157. Result of interesting examination of fibre of kenaf obtained, for composition 30% fibre 70% Epoxyresin, maximum average value of tension = 40.2 MPA, maximum average value of strain = 0.016 maximum average value of elasticity modulus = 2341.727 MPA. At composition 30% fibre 70% BQTN resin, maximum average value of tension = 35.53 MPA, maximum average value of strain = 0.023, and maximum mean of elasticity modulus = 2752.28 MPA. At composition 20% fibre 80% Epoxiresin, maximum average value of tension = 33.96 MPA, maximum average value of strain = 0.021 and maximum mean of elasticity modulus = 1819.142 Mpa. At composition 20% fibre 80% BQTN resin, maximum average value of tension = 35.66 MPA, maximum average value of strain = 0.020 and maximum mean of elasticity modulus = 1916.856 MPA. With optimal value obtained at composition 30% fibre 70% Epoxyresin where maximum tension mean 45.781 MPA, maximum strain mean 0.016 with interesting elasticity modulus mean 2734.38 MPA. Keyword : Fibre of Kenaf, Epoxyresin, BQTN 157, Interesting Test
1
karena itu, gabungan dari karakteristik serat dan UPR ini diharapkan dapat menghasilkan suatu produk komposit yang sesuai dengan standart yang ditetapkan (contoh : SNI-01-4449-1998 untuk papan serat berkerapatan sedang).
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dalam industri telah mendorong peningkatan dalam permintaan terhadap material komposit. Perkembangan bidang ilmu pengetahuan dan teknologi dalam industri mulai menyulitkan bahan konvensional seperti logam untuk memenuhi keperluan aplikasi baru. Industri pembuatan pesawat terbang, perkapalan, mobil dan industry pengangkutan merupakan contoh industri yang sekarang mengaplikasikan bahanbahan yang memiliki sifat berdensitas rendah, tahan karat, kuat, tahan terhadap keausan dan fatigue serta ekonomis sebagai bahan baku industrinya. Penelitian ini cukup beralasan karena ketersediaan bahan baku serat penguat yang melimpah baik dari serat penguat komposit organik (serat bambu, serat nanas, serat tebu, serat pisang, serat eceng gondok, dan ijuk) maupun serat penguat non organik dan kebutuhan/permintaan hasil olahan material komposit yang cukup tinggi di pasaran.
1.2. Tujuan penelitian 1.2.1. Tujuan Umum Membuat suatu penelitian spesimen komposit serat panjang menggunakan serat kenaf berpenguat resin jenis 157 dan epoxy resin dengan masing-masing komposisi (70% resin – 30% serat ) dan (80% resin – 20% serat ). 1.2.2. Tujuan Khusus Adapun tujuan khusus dari penelitian serat alam kenaf, yaitu: 1. Mendapatkan nilai tegangan, regangan dan modulus elastisitas bending pada spesimen komposit menggunakan matriks Resin BQTN 157 dan Epoxyresin berpenguat serat panjang kenaf dengan komposisi (70% resin - 30% serat) dan (80% resin – 20% serat)berpacu ASTM E8-E8M-09 2. Mendapatkan nilai rata-rata tegangan, regangan dan modulus elastisitas bending komposisi (70% resin - 30% serat) dan (80% resin – 20% serat) pada spesimen komposit menggunakan matriks jenis Resin BQTN 157 dan Epoxyresin berpenguat serat panjang kenaf.
Setelah ditemukannya berbagai macam serat sintetis yang dibuat secara kimiawi, kini para ilmuwan berlomba-lomba beralih melakukan penelitian pada serat alam. Para ilmuwan mulai meneliti sifat-sifat alami dan melakukan uji mekanis terhadap serat-serat alam yang ada. Penelitian dilakukan setelah diketahui kelemahankelemahan yang terdapat pada serat sintetis, yaitu diantaranya; harganya yang relative mahal, tidak dapat terdegredasi secara alami, beracun dan jumlahnya yang terbatas. Karena itu para ilmuwan berusaha meneliti dan menemukan serat alam pengganti serat sintetis yang memiliki sifat antara lain; mudah didapatkan, dapat terurai secara alami, harganya yang murah dan tidak beracun, namun memiliki kekuatan mekanis yang sama atau lebih baik dari serat sintetis.
Manfaat Penelitian Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat antara lain: 1. Diharapkan dapat memberikan informasi tentang Optimasi kekuatan bending dari komposit berpenguat serat panjang kenaf 2. Hasil yang didapat dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan referensi untuk membuat penelitian dari bahan yang sejenis ataupun penelitian lain di bidang teknik 3. Secara praktis diharapkan dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam pengolahan serat kenaf serta memberikan inovasi dalam ilmu pengetahuan dan teknologi untuk pemanfaatan serat kenaf di dunia industri. 4. Meningkatkan nilai jual serat kenaf sekaligus memberikan motivasi kepada masyarakat untuk memanfaatkan serat kenaf sehingga menghasilkan pendapatan bagi masyarakat.
Kualitas komposit juga dipengaruhi oleh jenis resin yang digunakan (Tata Surdia 2000). Resin memberikan kekuatan terhadap benturan (impak) dan tekanan suatu bahan yang diberi gaya dari luar (Pramuko Purbo putro, 2006). Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh BPPT Jakarta terhadap kualitas tensile strength (kuat tarik) pada struktur komposit yang diperkuat matriks (epoxy, poliyester, vinylester) dengan serat alam (abaca, ramie, kenaf dan serat nanas) pada kadar 40-50 % berat, unsaturated polyester resin (UPR) memiliki kualitas tarik yang tertinggi. Keunggulan lain dari UPR adalah mudah ditangani dalam bentuk cairan, stabilitas dimensional yang sempurna, sifat fisik dan kelistrikan yang baik, mudah diwarnai dan dimodifikasi untuk karakteristik khusus. Oleh
Metode Penelitian
2
3 Metode penelitian yang digunakan penulis dalam penulisan tugas akhir ini, adalah sebagai berikut : 1. Studi Literatur Melakukan studi keperpustakaan dengan mempelajari bukubuku, jurnal-jurnal, artikel karya ilmiah, maupun media elektronik. 2. Diskusi Interaktif Melakukan diskusi dengan bentuk Tanya jawab antara mahasiswa dengan dosen pembimbing, menyangkut hal-hal yang berkaitan dengan tugas akhir ini. 3. Eksperimental Melakukan percobaan penelitian material komposit dengan bahan baku kenaf dan kemudian melakukan pengujian karakteristik. TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Komposit
Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Sedangkan secara umum komposit dapat didefinisikan sebagai suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit). Dengan adanya perbedaan dari material penyusunnya maka komposit antar material harus berikatan dengan kuat, sehingga perlu adanya penambahan wetting agent. 2.2 2.2.1
Penyusun Komposit Matriks Berfungsi untuk perekat atau pengikat dan pelindung penguat dari kerusakan eksternal. Matriks, umumnya lebih ductile tetapi mempunyai kekuatan dan rigiditas yang lebih rendah. Matriks yang umum digunakan : resin, carbon, glass,dan kevlar. Penguat Berfungsi sebagai penguat dari matriks. Penguat (reinforcement), yang mempunyai sifat kurang ductile tetapi lebih rigid serta lebih kuat, dalam penelitian ini.penguat komposit yang di gunakan yaitu dari serat alam.
Gambar 2.3 Bahan Komposit Laminat. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. 3.1.1.
Tempat Dan Waktu Tempat Proses pembuatan spesimen uji tarik material komposit serat panjang kenaf dilakukan di laboratorium Fenomena Dasar Mesin Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan, dan dilakukan pengujian uji tarik di laboratorium Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara. 3.1.2. Waktu Waktu yang diperlukan untuk proses pembuatan spesimen sampai dengan pengujian spesimen uji tarik material komposit serat panjang kenaf pada penelitian ini adalah ± 1 bulan. 3.2. 3.2.1.
Peralatan Dan Bahan Peralatan Peralatan yang digunakan pada penelitian ini diantaranya : 1. Alat uji tarik Uji tarik termasuk dalam pengujian bahan yang paling mendasar. Pengujiannya sangat sederhana dan sudah mendekati standart ASTM E8-E8M-09 di seluruh dinia (Amerika E8 dan Japan JIS 2241) Dengan melakukan uji tarik suatu bahan, maka akan di ketahui bagaimana bahan tersebut beraksi terhadap energi tambah tarikan dan sejauh mana material itu bertambah panjang.
2.2.2
2.2.3
Bahan Komposit Laminat Komposit laminat seperti yang terlihat pada gambar 2.3 adalah komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih dan bahan penguat yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri, contohnya polywood, laminated glass yang sering digunakan sebagai bahan bangunan dan kelengkapannya.
Gambar 3.1 Alat Uji Tarik 2.
Cetakan spesimen uji tarik Alat ini terbuat dari plat besi dengan ukuran 20 cm x 20 cm x 6 mm dan memiliki tiga lubang cetakan yang berfungsi untuk mencetak spesimen yang masing-masing berukuran 15 cm x 2 cm x 6 mm Bentuk cetakan dapat dilihat pada gambar 3.2.
4
a.
b.
3.
4.
Gambar 3.2. Cetakan Spesimen Tarik Terdapat beberapa bagian pada cetakan spesimen uji tarik diantaranya: Alas cetakan, berfungsi sebagai alas bagian bawah cetakan, jika tidak mengunakan alas cetakan spesimen maka akan terjadi kebocoran pada saat resin, katalis dan serat kenaf akan di tuang, alas cetakan yang digunakan berupa kaca. Tutup cetakan, berfungsi sebagai penutup bagian atas cetakan spesimen. Tutup bagian atas yang digunakan berupa kaca. Gunting Gunting berfungsi untuk memotong serat kenaf kering menjadi ukuran yang telah ditentukan. Gunting dapat dilihat pada gambar 3.3.
Sisir digunakan untuk merapikan serat kenaf dan membedakan mana serat yang bersih dan kotor. 9. Kikir Kikir digunakan untuk mengikir hasil coran komposit yang sudah jadi,spesimen terlihat rapi 10. Timbangan Digital Timbangan digital berfungsi untuk mendapatkan nilai data berat jenis serat yang lebih akurat, timbangan digital dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5. Timbangan Digital Bahan Berikut adalah bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah : 1. Serat kenaf a. Serat panjang kenaf Serat yang digunakan untuk penguat matriks adalah serat kenaf, Serat dapat dilihat pada gambar 3.6. 3.2.2.
Gambar 3.3. Gunting Selotip Selotip berfungsi sebagai alat perekat pada alas cetakan spesimen supaya rapat dan tidak terlepas. Selotip dapat dilihat pada gambar 3.4. Gambar 3.6. Serat Panjang Kenaf 2. Resin Dan Katalis Resin berfungsi sebagai pengikat serat yang digunakan dalam penelitian ini, sementara katalis digunakan untuk mempercepat proses pengeringan campuran matriks dan penguat. Gambar 3.4. Selotip
5.
6.
7.
8.
Spons Spons berfungsi sebagai alat untuk mengolesi dan meratakan anti lengket (wax) ke dalam permukaan cetakan. Gelas plastik Gelas plastik berfungsi sebagai wadah untuk mencampurkan resin dan katalis. Sumpit Sumpit ini berfungsi untuk mengaduk resin dan katalis yang dicapur di dalam gelas plastik agar merata. Sisir
(a) (b) Gambar 3.7. (a) Resin BQTN 157 Dan (b) Katalis
(a)
(b)
Gambar 3.8. (a) Epoxy Resin Dan (b) Katalis 3.
Anti lengket (wax)
5 Anti lengket (wax) digunakan untuk melapisi cetakan, Agar pada saat coran spesimen bending sudah mengeras tidak menempel pada benda/cetakan. Anti lengket (wax) dapat dilihat pada gambar 3.9.
3.
Gambar 3.9. Anti Lengket (wax) 3.3. 3.3.1.
1.
Prosedur Pembuatan Spesimen Proses Pembuatan Serat panjang kenaf Tahapan-tahapan pada proses pembuatan serat diantaranya : Tanaman kenaf memiliki panjang batang sekitar 3,5 – 4 m pada waktu panen sekitar umur 150 hari, batang kenaf dapat dilihat pada gambar 3.10. Serat kenaf terbagi 2 yaitu serat luar dinamakan best dan serat putih dalam dinamakan core ,seperti pada gambar 3.10.
Gambar 3.12. NaOH Sebelum Dilarutkan Langkah selanjutnya yaitu melakukan pengeringan kembali, proses ini mengunakan sinar matahari langsung selama ± 48 jam. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan kadar air yang terdapat pada serat kenaf. Serat kenaf yang sudah kering dapat dilihat pada gambar 3.13.
4.
Gambar 3.13. Serat Kenaf Kering Langkah berikutnya yaitu merapikan dan membersihkan serat kenaf dari kotorankotoran yang menempel proses ini mengunakan sisir. Serat kenaf bersih dapat dilihat pada gambar 3.14.
Gambar 3.10. Tumbuhan Kenaf 5.
2.
Gambar 3.11. Batang Tumbuhan Kenaf Pada bagian ini yang diambil untuk pembuatan penguat dari spesimen uji adalah bagian bast yaitu serat luar. Pertama yaitu memotong bagian ranting, akar dan daun tanaman kenaf dan memisahkannya. Lalu di kuliti tanaman kenaf tersebut dengan memisahkan antara bast (bagian serat luar) dan core (bagian serat putih). Lalu dilakukan proses pengeringan dibawah sinar matahari secara langsung ± 1 hari atau lebih sampai benar-benar mengering. Setelah mengering lalu dilakukan pemisahan antara core dan bast. Setelah mengering, lalu serat kenaf direndam mengunakan NaOH agar menghilangkan kadar air yang terdapat pada serat kenaf tersebut. Larutkan NaOH mengunakan air selama ± 24 jam atau lebih, NaOH dapat dilihat pada gambar 3.12.
Gambar 3.14. Serat Kenaf Bersih Dalam proses pembuatan serat panjang kenaf, dilakukan proses pemotongan serat kenaf mengunakan gunting dan rol, panjang serat yang harus digunting ±15 cm. Serat kenaf dapat dilihat pada gambar 3.15.
Gambar 3.15. Serat Panjang Kenaf 3.3.2.
Proses Pengecoran Spesimen Tahapan-tahapan proses pengecoran spesimen memiliki beberapa prosedur pengecoran yaitu diantaranya : 1. Tahapan awal pengecoran spesimen mengunakan metode pengukuran yang berbeda antara serat kenaf dan resin, Jika menggunakan serat maka dipergunakan timbangan digital untuk mengetahui berat jenis serat yang diinginkan, perhatikan gambar 3.16 sementara pengukuran resin menggunakan volume dengan menggunakan gelas ukur, seperti pada gambar 3.17.
6
Gambar 3.21. Penuangan campuran resin dan katalis pada cetakan Gambar 3.16. Proses Penimbangan Serat.
6.
Lalu tutup permukaan atas cetakan dengan mengunakan kaca yang telah diolesi wax (anti lengket) dan melakukan proses pengepresan agar memadat dan di dapat hasil yang lebih optimal. Seperti pada gambar 3.22.
Gambar 3.17. Proses Pengukuran Resin Menggunakan Gelas Ukur 2.
3.
Langkah selanjutnya meletakkan cetakan spesimen di tempat yang rata hal ini bertujan agar didapatkannya hasil yang optimal. Letakan alas cetakan dipermukaan bawah cetakan, pastikan alas cetakan tersebut rata dengan permukaan penuangan campuran, Seperti pada gambar 3.18
Gambar 3.18 Meletakan cetakan diatas kaca Langkah berikutnya ialah pengoleskan wax (anti lengket) pada setiap permukaan luar dan dalam cetakan mengunakan spons (karet busa). Seperti pada gambar 3.19.
Gambar 3.22. Pengepresan Atas Permukaan Atas Cetakan 7.
Setelah ± 12 jam cetakan sudah dapat dibuka karena spesimen sudah dipastikan mengeras. Perhatikan gambar 3.23.
Gambar 3.23. Spesimen Komposit Yang Sudah Mengeras 8.
Langkah langkah di atas 1 sampai 7 dilakukan berulang ulang dengan membedakan komposisi penguat dan pengikatnya sesuai dengan yang telah ditentukan sebelumnya.
3.4 3.4.1
4.
Gambar 3.19. Pengolesan wax pada cetakan Pencampuran resin dan katalis sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan sebelumnya, lalu aduk hingga merata. Seperti pada gambar 3.20.
Gambar 3.20. Pencampuran Resin dan Katalis 5.
Langkah selanjutnya yaitu menuangkan bahan yang sudah diaduk dengan merata ke dalam cetakan spesimen. Seperti pada gambar 3.21.
Prosedur pengujian Alat Uji Gambar 3.24 memperlihatkan alat uji Servo Pulser yang terdapat di Laboratorium Pusat Riset Impak dan Keretakan FT USU. Alat uji ini dapat mengukur beban tekan maksimum hingga mencapai 2000 Kgf dengan kecepatan tekan yang dapat diatur. Alat uji ini terdiri dari load cell, hydraulic, chuck, pin crosshead operation, controller, labjack, personal computer, loader, spesimen dan support. Spesimen berbentuk silinder dengan berukuran 50x75 mm diletakkan secara horizontal diantara chuck atas dan chuck bawah sehingga chuck tersebut akan menekan spesimen tersebut sampai terjadi kegagalan. Hasil pengujian yang ditunjukkan oleh software dapat disimpan dalam format Excel untuk pengolahan data sehingga diperoleh nilai tegangan, regangan dan modulus elatisitas.
7 3.4.3
Gambar 3.24. Mesin uji tekan/tarik statik Tokyo Universal Testing Machine Keterangan gambar : 1. Load Cell 2. Hidraulic 3. Chuck 4. Pin Crosshead Operation 5. Spesimen 6. Controller 7. Labjack 8. Personal Computer 3.4.2
Setup Alat Uji Langkah persiapan pengujian yang dilakukan dalam uji tarik statik ini adalah sebagai berikut: 1. Peiksa peralatan dari panel listrik, pompa air pendingin, dan perangkat hidrolik controller dalam keadaan siap beroperasi. 2. Persiapkan spesimen uji. 3. Hidupkan panel alat uji dalam panel elektrik. 4. Hidupkan controller. 5. Pada controller tekan HYD: Tekan pump 1, Tekan tombol load, Atur tekanan hidrolik 10 bar, Tekan tombol TEST untuk memastikan pompa bekerja dengan baik. 6. Letakkan spesimen pada base. 7. Tekan tombol BTD, enter. 8. Tekan tombol TD2, enter. 9. Tekan lambing uji mode RAMP, enter. 10. Atur pertambahan dan pengurangan langkah (nilai stroke) pada TD2, enter. 11. Atur kecepatan langkah 0,1 mm/s, enter. 12. Aktifkan program UTM di PC. 13. Atur ukuran specimen d = 50 mm 14. Atur jenis pengujian compression tekanan. 15. Atur jenis pengujian penampang round. 16. Close. 17. Atur beban tekan 2 KN. 18. Tekan tombol start pada program UTM di PC dan selanjutnya tekan tombol start pada controller. 19. Proses pengujian akan berlangsung selama panjang stroke yang telah diatur. 20. Data tersimpan dalam PC dan dapat dilanjutkan ke spesimen lainnya.
Metode Pengukuran Pengukuran kuat bending Brazillian pada spesimen yang diterima oleh strain gage akan diubah oleh load cell menjadi sinyal elektrik dan diteruskan ke sinyal conditioning, kemudian sinyal dibesarkan oleh amplifier, selanjutnya sinyal dalam bentuk analog diubah menjadi sinyal digital oleh labjack. Sinyal digital akan dibaca oleh software dalam bentuk grafik beban (load, kgf) dan langkah (stroke, mm). Data yang dibaca oleh software disimpan dalam format Excel dengan mendapatkan nilai gaya pembebanan dan stroke. Grafik beban vs stroke kemudian diolah menjadi grafik tegangan vs regangan. 3.5.
Variabel Riset Dan Analisa Penelitian ini mengunakan penguat serat panjang kenaf dan pengikat (matriks) resin 157 dan epoxy resin, dengan variasi campuran bahan resin - serat panjang kenaf (70% resin – 30% serat) dan (80% resin – 20% serat) Variasi yang ini dibuat untuk mengetahui ketangguhan pada setiap resin dari komposisi spesimen komposit yang berbeda. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1.
Hasil Penelitian Bagian ini menguraikan hasil penelitian tentang perilaku mekanik tarik komposit serat kenaf menggunakan Epoxyresin dan resin BQTN 157. Komposisi yang digunakan 70:30 dan 80:20. Hal ini untuk mengetahui rata-rata maksimum dari tegangan, regangan dan modulus elastisitas bahan komposit. Deskripsi data yang disajikan dalam penelitian ini yaitu nilai rata-rata maksimum tegangan, nilai rata-rata maksimum regangan dan nilai rata-rata maksimum modulus elastisitas dari komposit serat kenaf menggunakan Epoxyresin dengan komposisi 70:30 dan 80:20, komposit serat kenaf menggunakan resin BQTN 157 dengan komposisi 70:30 dan 80:20. Nilai pada tabel 4.1 dan 4.2 maksimum tegangan (stress) diperoleh dari perhitungan data mentah pada lampiran 1,2,3, dan 4 No
Stroke (mm)
Data Force (kGf)
Strain
1
0.51
46.9
0.006986
3
0.569
58.58
0.007795
11.4934
Stress 9.20178
5
0.632
72.11
0.008658
14.14798
7
0.694
82.67
0.009507
16.21985
9
0.761
97.13
0.010425
19.05691
12
0.857
113.82
0.01174
22.33148
14
0.924
124.57
0.012658
24.44063
17
1.02
137.17
0.013973
26.91275
19
1.093
146.07
0.014973
28.65893
22
1.199
156.27
0.016425
30.66017
8 1.675
166.28
0.022945
32.62414
38
1.831
174.43
0.025082
34.22317
39
1.869
174.25
0.025603
34.18785
40
1.909
174.99
0.026151
34.33304
42
1.988
174.43
0.027233
34.22317
43
2.027
175.54
0.027767
34.44095
44
2.068
176.1
0.028329
34.55082
46
2.145
176.29
0.029384
34.5881
47
2.181
175.54
0.029877
34.44095
48
2.223
177.95
0.030452
34.91379
49
2.261
179.44
0.030973
35.20613
50
2.298
180.92
0.031479
35.4965
51
2.338
183.7
0.032027
36.04194
54
2.442
185
0.033452
36.297
55
2.483
186.67
0.034014
36.62465
56
2.516
187.22
0.034466
36.73256
58
2.589
188.15
0.035466
36.91503
61
2.7
191.49
0.036986
37.57034
62
2.738
191.67
0.037507
37.60565
63
2.775
193.34
0.038014
37.93331
64
2.815
195.75
0.038562
38.40615
66
2.887
197.97
0.039548
38.84171
67
2.921
198.9
0.040014
39.02418
68
2.963
202.24
0.040589
39.67949
69
2.999
203.72
0.041082
39.96986
70
3.037
205.76
0.041603
40.37011
71
3.076
207.43
0.042137
40.69777
72
3.115
209.28
0.042671
41.06074
73
3.153
210.77
0.043192
41.35307
74
3.249
35.78
0.044507
7.020036
Serat Kenaf 30%
Tegangan (MPa)
34
50
3
33.750
Grafik Nilai Tegangan Maksimum (MPa) vs 45.781 36.1 Spesimen 33.75 41.202
36.689
33.75
Epoxyresin 70% & 30% serat kenaf 2 3 Spesimen Resin BQTN 70% & 30% serat kenaf
0 1
. Gambar 4.1. Grafik Nilai Tegangan Maksimum Pada Komposisi 70:30 Gambar 4.1. Grafik Memperlihatkan perbandingan nilai tegangan spesimen (1,2,3) dengan variasi komposisi 70:30 dengan menggunakan jenis matriks Epoxyresin dan resin BQTN 157 Tabel 4.2. Data Nilai Maksimum Tegangan (Stress) Pada Komposisi 80:20
Komposisi
Spesimen
σ (MPa)
Epoxyresin 80 % & Serat Kenaf 20%
1
33.750
2
32.961
3
35.060
Resin BQTN 157 80 % & Serat Kenaf 20%
1
33.350
2
36.552
3
35.060
Ratarata σ (MPa)
33.96
35.06
Tabel 4.1. Data Nilai Maksimum Tegangan (Stress) Pada Komposisi 70:30
Komposisi
Spesimen
σ (MPa)
Epoxyresin 70 % & Serat Kenaf 30%
1
41.353
2
33.750
3
45.781
Resin BQTN 157 70 % &
1
36.100
2
36.689
Ratarata σ (MPa)
40.2
35.53
Tegangan (MPa)
Grafik Nilai Tegangan Maksimum (MPa) vs Spesimen 40 30
33.75 33.35
36.552 32.961
35.06
1
2
3
Epoxyresin 80% & serat kenaf 20% Spesimen Resin BQTN 157 80% & serat kenaf 20%
Gambar 4.2. Grafik Nilai Tegangan Maksimum Pada Komposisi 80:20 Gambar 4.2. Grafik Memperlihatkan perbandingan nilai tegangan spesimen (1,2,3) dengan variasi komposisi 80:20 dengan menggunakan jenis matriks Epoxyresin dan resin BQTN 157
9
Komposisi
Spesimen
ε
ε
Epoxyresin 70 % & Serat Kenaf 30% Resin BQTN 157 70 % & Serat Kenaf 30%
1
0.013
2
0.02
3
0.016
1
0.013
2
0.026
3
0.03
Regangan
0.013
0.02
0.026 0.02
0.03 0.016
2
3
Grafik Nilai Regangan Tarik vs Spesimen 0.03 0.012
0.016
0.023
0.02 0.03
0.02
0.013 Epoxyresin 80% & Serat kenaf 20% 1 2 3 Resin BQTN Spesimen 157 80% & Serat Kenaf 20%
0
Grafik Nilai Regangan Tarik vs Spesimen 0.04
0.05
Regangan
Nilai pada tabel 4.3 dan 4.4 maksimum strain diperoleh dari perhitungan data mentah pada lampiran 1,2,3, dan 4 Tabel 4.3. Data Nilai Maksimum Regangan (Strain) Pada Komposisi 70:30
Gambar 4.4. Grafik Nilai Regangan Maksimum Pada Komposisi 80:20 Gambar 4.4. Grafik memperlihatkan perbandingan nilai regangan spesimen (1,2,3) dengan variasi komposisi 80:20 dengan menggunakan jenis matriks Epoxyresin dan resin BQTN 157 Nilai pada tabel 4.5 dan 4.6 maksimum modulus elastisitas (E) diperoleh dari perhitungan data mentah pada lampiran 1,2,3, dan 4 Tabel 4.5. Data Nilai Maksimum Modulus Elastisitas (E) Pada Komposisi 70:30 Rata-rata E
0 1
Komposisi
Spesimen
E (MPa) (MPa)
Epoxyresin Spesimen 70% & Serat Kenaf 30%
Epoxyresin 70 % & Serat Kenaf 30%
Resin BQTN 157 70% & Serat Kenaf 30%
Komposisi
Spesimen
ε
Epoxyresin 80 % & Serat Kenaf 20% Resin BQTN 157 80 % & Serat Kenaf 20%
1 2
0.03 0.02
3
0.013
1
0.012
2
0.03
3
0.02
ε
0.021
0.020
Resin BQTN 157 70 % & Serat Kenaf 30%
5000
Modulus Elastisitas (MPa)
Gambar 4.3. Grafik Nilai Regangan Maksimum Pada Komposisi 70:30 Gambar 4.3. Grafik memperlihatkan perbandingan nilai regangan spesimen (1,2,3) dengan variasi komposisi 70:30 dengan menggunakan jenis matriks Epoxyresin dan resin BQTN 157 Tabel 4.4. Data Nilai Maksimum Regangan (Strain) Pada Komposisi 80:20
1
2962.66
2
1328.14
3
2734.38
1
2559.42
2
2962.66
3
2734.76
2341.727
2752.28
Grafik Modulus Elastisitas (MPa) vs Spesimen 2962.66
2962.662734.38 2734.76
2559.42 1328.14 0
Epoxyresin 70% & Serat Kenaf 30% 1 2 3 Resin BQTNSpesimen 157 70% & Serat Kenaf 30%
Gambar 4.5. Grafik Nilai Modulus elastisitas Pada Komposisi 70:30 Gambar 4.5. Grafik memperlihatkan perbandingan nilai modulus elastisitas spesimen (1,2,3) dengan variasi komposisi 70:30 dengan menggunakan jenis matriks Epoxyresin dan resin BQTN 157 4.2. Pembahasan
10 Berdasarkan gambar grafik 4.9 dan 4.10 menunjukkan rata-rata tegangan/regangan maksimum spesimen yang menggunakan jenis matriks Epoxyresin dengan variasi komposisi 70:30 mencapai nilai rata-rata maksimum tertinggi. Sedangkan pada gambar grafik 4.11 rata-rata modulus elastisitas dari spesimen dengan matriks BQTN 157 dan komposisi 70:30, adalah rata-rata terendah, hal ini sesuai dengan sifat lentur suatu benda, tegangan berbanding lurus dengan regangan dan berbanding terbalik dengan modulus elastisitasnya. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.
Kesimpulan Kesimpulan yang diambil dari penelitian ini adalah : 1. Pada komposisi 70:30 , rata-rata tegangan maksimun Epoxyresin adalah 40.2 MPa, ratarata regangan maksimum 0.016 dan rata-rata maksimum modulus elastisitas adalah 2341.727 MPa, sedangkan resin BQTN 157 rata-rata tegangan maksimumnya adalah 35.53 MPa, rata-rata regangan maksimumnya adalah 0.023 dan rata-rata maksimum modulus elastisitasnya adalah 2752.28 MPa. 2. Pada komposisi 80:20 , rata-rata tegangan maksimun Epoxyresin adalah 33.96 MPa, rata-rata regangan maksimum 0.021 dan ratarata maksimum modulus elastisitas adalah 1899.142 MPa, sedangkan resin BQTN 157 rata-rata tegangan maksimumnya adalah 35.66 MPa, rata-rata regangan maksimumnya adalah 0.020 dan rata-rata maksimum modulus elastisitasnya adalah 1916.856 MPa. 3. Dapat disimpulkan dengan spesimen yang menggunakan jenis matriks Epoxyresin dengan komposisi 70:30 mempunyai sifat kekeraasan yang lebih baik dibandingkan dengan jenis matriks Epoxyresin dengan variasi komposisi yang berbeda. 5.1.
1.
2.
Saran Untuk menghasilkan penyajian karya ilmiah maka, perlu kiranya penulis memberikan saran sebagai berikut : Pada saat penuangan cetakan sebaiknya proses pengadukan tidak terlalu cepat, karena jika proses pengadukan terlalu cepat lalu langsung di corkan ke dalam cetakan maka akan mengakibatkan gelembunggelembung kecil pada komposit, gelembung-gelembung ini adalah udara yang terjebak di dalam komposit tersebut. Pada saat membuka cetakan sebaiknya usahakan komposit tidak pada posisi kering sempurna, jika komposit kering sempurna
3.
4.
akan menyulitkan pada saat mengeluarkan komposit dari cetakan. Untuk membuat spesimen uji tarik lebih baik tidak menggunakan serat panjang karena tidak kompeten Disarankan untuk mengembangkan peralatan pengujian di Laboratorium Fenomena Dasar jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknik Harapan. Sehingga mahasiswa yang hendak melakukan praktik pengujian tidak pergi ke Laboratorium Universitas/ Perguruan Tinggi lainnya.
