JEECAE : Journal of Electrical.
Electronic.
Control and Automotive Engineering Vol.
No.
Bulan Tahun 2024, hal 16-20 p-ISSN : 2541-0288 e-ISSN : 2528-0708 JOURNAL OF ELECTRICAL.
ELECTRONIC.
CONTROL AND
AUTOMOTIVE ENGINEERING (JEECAE)
Homepage jurnal: http://journal.
ANALISA SIFAT MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT BERPENGUAT
SERAT AMPAS TEBU BERMATRIKS EPOXY BERDASARKAN VARIASI
KONSENTRASI NaOH PADA PROSES ALKALISASI SERAT Rydho Putra Pradana1.
Kholis Nur Faizin2.
Farid Majedi3
1,2,3
Jurusan Teknik.
Politeknik Negeri Madiun.
Indonesia *Email Responden : rydhoptrprdna@gmail.
(Artikel diterima : bulan dan tahun pengumpulan jurnal, direvisi : bulan dan tahun jurnal terbi.
ABSTRAK Inovasi material yang lebih ramah bagi lingkungan terus diciptakan pada era ini.
Material komposit serat alam terus diteliti dan dikembangkan sebagai material alternatif pengganti plastik berserat sintetis, karena sifat-sifatnya yang kuat, ringan dan ramah lingkungan dibandingkan plastik berserat sintetis.
Dalam penelitian ini, bahan pembentuk material komposit terdiri dari resin epoxy sebagai matriks dan serat ampas tebu sebagai Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui sifat mekanik dari komposit berpenguat serat ampas tebu bermatriks epoxy dengan orientasi serat searah menggunakan metode hand lay-up berdasarkan variasi konsentrasi NaOH 7%, 11% dan 15% pada proses alkalisasi serat.
Analisa sifat mekanik yang dilakukan ditinjau dari pengujian bending standar ASTM D790 dan pengujian tarik standar ASTM D638-01.
Hasil data pengujian bending yang diperoleh, yaitu kekuatan bending tertinggi terletak pada konsentrasi NaOH 15% dengan nilai rata Ae rata sebesar 98,58 N/mm2 dan kekuatan bending terendah terletak pada konsentrasi NaOH 7% dengan nilai rata Ae rata sebesar 88,99 N/mm2.
Sedangkan untuk hasil data pengujian tarik yang diperoleh, yaitu tegangan tarik tertinggi terletak pada konsentrasi NaOH 15% dengan nilai rataAerata sebesar 51,36 N/mm2 dan tegangan tarik terendah terletak pada konsentrasi NaOH 7% dengan nilai rata Ae rata sebesar 41,33 N/mm2.
Dari hasil pengujian bending dan tarik diperoleh kesimpulan bahwa semakin tinggi konsentrasi NaOH pada proses alkalisasi serat maka nilai kekuatan mekanik dari masing-masing spesimen semakin meningkat.
Kata kunci : Komposit.
Serat Ampas Tebu.
Epoxy.
Uji Bending.
Uji Tarik.
Visor.
PENDAHULUAN
Inovasi material yang lebih ramah bagi lingkungan terus diciptakan pada era ini.
Penciptaan terbaru terus dilakukan untuk mencapai hasil yang optimal.
Material yang diaplikasikan sebagai suatu struktur haruslah mempunyai kualitas dan sifat mekanik yang unggul.
Banyak peneliti yang terus menyelidiki bahan-bahan baru yang lebih ramah lingkungan dengan sifat mekanik yang baik dan dapat dikelola sebagai alternatif pengganti aset tak terbarukan.
Salah satu kemajuan aset terbarukan yaitu material komposit serat alam, material ini lebih ramah lingkungan karena memanfaatkan serat alami sebagai penguatnya.
Salah satu serat alam yang berpotensi untuk dimanfaatkan pada penelitian ini ialah serat ampas tebu .
aggase sugarcan.
, dimana serat ini dihasilkan dari limbah penggilingan pembuatan es tebu.
Serat ampas tebu ini dimanfaatkan karena mudah ditemukan, murah dan biodegradability.
Sehingga penggunaan serat ampas tebu sebagai serat penguat material komposit diharapkan mampu menangani pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh banyaknya serat ampas tebu yang tak termanfaatkan secara optimal .
Serat alami masih memiliki kekurangan, khususnya mudah patah dan rapuh, sehingga perlu melakukan alkalisasi serat menggunakan bahanbahan zat kimia untuk memperkuat dan meningkatkan kinerja serat alam.
Untuk memperkuat serat alam diperlukan perendaman menggunakan larutan Natrium Hidroksida (NaOH), karena serat tanpa perlakuan alkali akan mudah patah dan mempunyai kekuatan tarik dan bending yang rendah .
Penelitian terdahulu yang telah dilakukan tentang pembuatan papan komposit dari serat ampas tebu bermatriks polyester dengan perlakuan perendaman NaOH pada serat dengan konsentrasi 0%, 2,5%, 5%, 7,5%, 10% dan spesimen komposit yang diuji mengacu pada standar ASTM D638 untuk pengujian tarik dan standar ASTM D790 untuk pengujian Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan tarik tertinggi pada perendaman 10% dengan nilai 152,2 Kg/cm 2 dan kekuatan bending tertinggi pada perendaman 10% dengan nilai 124,91 Kg/cm2 .
JEECAE : Journal of Electrical.
Electronic.
Control and Automotive Engineering Vol.
No.
Bulan Tahun 2024, hal 16-20 p-ISSN : 2541-0288 e-ISSN : 2528-0708 Berdasarkan riset yang telah diuraikan dapat disimpulkan bahwa alkalisasi NaOH sangat berpengaruh terhadap kekuatan tarik dan kekuatan bending material komposit berpenguat serat ampas tebu.
Melihat potensi bahwa alkalisasi NaOH pada serat ampas tebu masih bisa diteliti lebih lanjut, maka penelitian ini membahas tentang AuAnalisa Sifat Mekanik Material Komposit Berpenguat Serat Ampas Tebu Bermatriks Epoxy Berdasarkan Variasi Konsentrasi NaOH Pada Proses Alkalisasi SeratAy dengan variasi konsentrasi alkalisasi NaOH 7%, 11% dan 15% selama 1 jam pada serat ampas tebu.
II.
METODOLOGI
Penelitian ini menggunakan jenis penelitian eksperimen .
xperimental researc.
Metode eksperimen yang digunakan dalam penelitian ini, ada pada proses perlakuan alkalisasi serat ampas tebu dengan variasi konsentrasi NaOH 7%, 11% dan 15% dalam waktu 1 jam, dimana serat ampas tebu tersebut akan digunakan sebagai penguat material komposit bermatriks epoxy.
Pada penelitian ini, analisa sifat mekanik ditinjau melalui pengujian bending ASTM D790 dan pengujian tarik ASTM D638-01 spesimen komposit.
Selanjutnya hasil data terbaik dari pengujian tersebut digunakan sebagai acuan dalam proses pembuatan produk Visor Yamaha Vixion.
Gambar 1.
Diagram Alir Penelitian Proses Alkalisasi Serat Ampas Tebu Alkalisasi serat ampas tebu dilakukan dengan cara merendam serat menggunakan larutan NaOH dengan variasi konsentrasi NaOH 7%, 11% dan 15% dalam waktu 1 jam.
Alkalisasi serat bertujuan untuk mengurangi kadar lignin dan kotoran-kotoran yang masih menempel pada permukaan serat.
Pembuatan Cetakan Spesimen Uji Cetakan spesimen uji terbuat dari papan akrilik dan dibuat berdasarkan standar dimensi spesimen dari pengujian bending ASTM D790 dan pengujian tarik ASTM D638-01.
Pembuatan Spesimen Uji Pembuatan spesimen uji dilakukan dengan metode hand lay-up sesuai dengan perbandingan fraksi volume serat dan matriks 25% : 75% dan cetakan spesimen uji yang telah dibuat.
Gambar 2.
Dimensi Spesimen Uji Bending ASTM D790 JEECAE : Journal of Electrical.
Electronic.
Control and Automotive Engineering Vol.
No.
Bulan Tahun 2024, hal 16-20 p-ISSN : 2541-0288 e-ISSN : 2528-0708 3 ycu 123,13 ycu 75 2 ycu 12,7 ycu 3,22 260,09 = 106,51 N/mm2 Pengujian Spesimen Uji Analisa sifat mekanik ditinjau melalui pengujian bending dan pengujian tarik spesimen komposit.
Pengujian bending dan tarik dilakukan dengan Universal Testing Machine (UTM) sesuai standar ASTM D790 untuk pengujian bending menggunakan metode three-point bending dan standar ASTM D638-01 untuk pengujian tarik.
Sehingga akan diketahui sifat mekanik dari material komposit serat ampas tebu bermatriks epoxy berdasarkan variasi konsentrasi NaOH 7%, 11% dan 15% pada proses alkalisasi serat.
Pembuatan Produk Visor Yamaha Vixion Setelah mendapat hasil data terbaik dari pengujian bending dan tarik spesimen komposit, selanjutnya hasil data tersebut digunakan sebagai acuan dalam proses pembuatan produk Visor Yamaha Vixion menggunakan metode hand lay-up.
HASIL DAN ANALISA
Hasil Pengujian Bending Tabel 1.
Pengambilan Data Uji Bending Rata - Rata Kekuatan Bending (N/mm.
Kekuatan Bending (N/mm.
Gambar 3.
Dimensi Spesimen Uji Tarik ASTM D638-01 Berdasarkan hasil data pengujian bending pada tabel 1 menunjukkan bahwa hasil pengujian pada konsentrasi NaOH 7% berkisar antara 77,45 N/mm2 Ae 94,44 N/mm2 dengan nilai rata Ae rata sebesar 88,99 N/mm2.
Kemudian konsentrasi NaOH 11% berkisar antara 86,69 N/mm2 Ae 106,51 N/mm2 dengan nilai rata Ae rata sebesar 96,07 N/mm2.
Hasil data terakhir pada konsentrasi NaOH 15% berkisar antara 93,11 N/mm 2 Ae 102,19 N/mm2 dengan nilai rata Ae rata sebesar 98,58 N/mm2.
98,58
96,07
88,99
Kadar NaOH Gambar 4.
Grafik Rata-Rata Kekuatan Bending Berdasarkan grafik pada gambar 4 diatas menunjukkan bahwa nilai rata Ae rata kekuatan bending yang optimal terletak pada konsentrasi NaOH 15% yaitu sebesar 98,58 N/mm 2 dan nilai rata Ae rata kekuatan bending terendah pada konsentrasi NaOH 7% yaitu sebesar 88,99 N/mm2.
Sedangkan pada konsentrasi NaOH 11% memiliki nilai rata Ae rata kekuatan bending sebesar 96,07 N/mm2.
Material komposit dengan konsentrasi NaOH 15% memiliki nilai kekuatan bending optimal dikarenakan struktur materialnya yang lebih homogen dan merata, sehingga memperkuat ikatan antara serat penguat dan matriks.
Sebaliknya, komposit dengan konsentrasi NaOH 7% memiliki kekuatan bending terendah, karena proses alkalisasi serat penguat yang kurang maksimal sehingga daya ikat antara serat dan matriks menjadi lemah.
Akibatnya, serat penguat didalam matriks mudah tergeser saat permukaan komposit diberi beban.
Hasil analisa menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi NaOH yang digunakan dalam proses alkalisasi serat, semakin optimal pula nilai kekuatan bending material Hal ini disebabkan oleh pengurangan lignin dan kotoran pada permukaan serat penguat secara optimal.
Sehingga, ikatan antara serat penguat dan matriks menjadi lebih kuat dan homogen.
Berikut perhitungan kekuatan bending pada variasi konsentrasi NaOH 11% spesimen E :
3ycEya yua = 2ycaycc2 JEECAE : Journal of Electrical.
Electronic.
Control and Automotive Engineering Vol.
No.
Bulan Tahun 2024, hal 16-20 Hasil Pengujian Tarik Tegangan Tarik Tabel 2.
Hasil Data Tegangan Tarik p-ISSN : 2541-0288 e-ISSN : 2528-0708 Rata - Rata Tegangan Tarik (N/mm.
Tegangan Tarik (N/mm.
51,36 44,88 41,33 Kadar NaOH Gambar 5.
Grafik Rata-Rata Tegangan Tarik Berikut perhitungan tegangan tarik pada variasi konsentrasi NaOH 11% spesimen B :
ya yaAyceycaycaycu .
cA) yua= ya0 yaycycayc ycEyceycuycaycoycyycaycuyci .
coyco3 ) 2439,96 41,60 = 58,65 N/mm2 Berdasarkan hasil data pengujian tegangan tarik pada tabel 2 diatas menunjukkan bahwa hasil pengujian pada konsentrasi NaOH 7% berkisar antara 18,23 N/mm2 Ae 54,31 N/mm2 dengan nilai rata Ae rata sebesar 41,33 N/mm2.
Pada konsentrasi NaOH 11% berkisar antara 24,81 N/mm2 Ae 58,65 N/mm2 dengan nilai rata Ae rata sebesar 44,88 N/mm2.
Hasil data terakhir pada konsentrasi NaOH 15% berkisar antara 45,34 N/mm 2 Ae 55,09 N/mm2 dengan nilai rata Ae rata sebesar 51,36 N/mm2.
Berdasarkan grafik pada gambar 5 diatas menunjukkan bahwa nilai rata Ae rata tegangan tarik yang optimal terdapat pada konsentrasi NaOH 15% yaitu sebesar 51,36 N/mm 2 dan nilai rata Ae rata tegangan tarik terendah pada konsentrasi NaOH 7% yaitu sebesar 41,33 N/mm2.
Sedangkan pada konsentrasi NaOH 11% memiliki nilai rata - rata tegangan tarik sebesar 44,88 N/mm2.
Pada komposit dengan konsentrasi NaOH 15% memiliki nilai tegangan tarik optimal karena perlakuan alkalisasi serat penguat yang maksimal, sehingga permukaan serat berhasil dibersihkan dari kotoran dan lapisan lignin.
Kebersihan permukaan serat ini yang meningkatkan kekuatan ikatan antara serat penguat dan matriks.
Sebaliknya, komposit dengan konsentrasi NaOH 7% memiliki tegangan tarik terendah karena proses alkalisasi serat penguat yang kurang maksimal, sehingga lapisan lignin dan kotoran tidak dapat dibersihkan secara optimal.
Akibatnya, ikatan antara serat penguat dan matriks menjadi lemah karena terhalang oleh lapisan lignin dan Hasil analisa menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi NaOH yang digunakan dalam proses perlakuan alkalisasi serat, semakin optimal pula nilai tegangan tarik material komposit.
Hal ini disebabkan oleh proses alkalisasi serat yang lebih optimal dan berkurangnya kotoran yang dapat menghambat ikatan serat dan matriks.
Sehingga, matriks dapat lebih mudah meresap dan mengikat serat dengan lebih kuat.
Pembuatan Produk Visor Yamaha Vixion Setelah mendapat hasil data terbaik dari pengujian bending dan tarik spesimen komposit, dilanjutkan dengan pembuatan produk kendaraan berupa visor yamaha vixion.
Gambar 6.
Hasil Pembuatan Produk Visor JEECAE : Journal of Electrical.
Electronic.
Control and Automotive Engineering Vol.
No.
Bulan Tahun 2024, hal 16-20 IV.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian dan analisa pengolahan data yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
Hasil pengujian bending dan tarik diperoleh kesimpulan bahwa semakin tinggi konsentrasi NaOH pada proses alkalisasi serat maka nilai kekuatan mekanik dari masingmasing spesimen semakin meningkat.
Hal ini dibuktikan dari hasil data pengujian bending yang diperoleh, yaitu kekuatan bending tertinggi terletak pada konsentrasi NaOH 15% dengan nilai rata Ae rata sebesar 98,58 N/mm2 dan kekuatan bending terendah terletak pada konsentrasi NaOH 7% dengan nilai rata Ae rata sebesar 88,99 N/mm2.
Sedangkan untuk hasil data pengujian tarik yang diperoleh, yaitu tegangan tarik tertinggi terletak pada konsentrasi NaOH 15% dengan nilai rata Ae rata sebesar 51,36 N/mm2 dan tegangan tarik terendah terletak pada konsentrasi NaOH 7% dengan nilai rata Ae rata sebesar 41,33 N/mm2.
p-ISSN : 2541-0288 e-ISSN : 2528-0708 Hasil akhir dari pembuatan produk visor yamaha vixion menggunakan serat penguat yang sudah dialkalisasi dengan konsentrasi NaOH 15% karena memiliki kekuatan bending yang maksimal sebesar 98,58 N/mm2 dan tegangan tarik yang maksimal sebesar 51,36 N/mm 2.
DAFTAR PUSTAKA