PENGARUH PERSENTASE SERAT FIBERGLASS TERHADAP …repository.usd.ac.id/31355/2/145214026_full.pdf · MATRIKS POLIMER POLYESTER SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai

PENGARUH PERSENTASE SERAT FIBERGLASS

TERHADAP KEKUATAN TARIK KOMPOSIT

MATRIKS POLIMER POLYESTER

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin

Disusun oleh :

LAURENSIUS KRISTIANTO

NIM : 145214026

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE INFLUENCE ON FIBERGLASS PERCENTAGE ON

TENSILE STRENGHT OF POLYESTER POLYMER

MATRIX COMPOSITE

FINAL PROJECT

As Partical Fulfillment of the Requirement

To Obtained The Sarjana Teknik degree In Mechanical Engineering

By :

LAURENSIUS KRISTIANTO

Student Number : 145214026

MECHANICAL ENGINGEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINGEERING DEPARTMENT

TECHNOLOGY FACULTY AND SCIENCE

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2018




v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Skripsi ini Kupersembahkan kepada :

1. Ayahku Ignatius Siswanto dan Ibuku Valentina Ngadinem

2. Adikku, Chatarina Yunita dan Leo Agung Cahya Widianto

3. Teman hatiku Anjar Astuti

4. Sahabatku Petrus Jaka Kaharpri




viii

INTISARI

` Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan tarik dari komposit

serat fiberglass dengan variasi penambahan persentase serat dan jumlah lapisan.

Komposit ini menggunakan serat E-Glass dengan arah serat anyam sebagai bahan

penguat, serta resin polyester dan katalis jenis mepoxe sebagai bahan pengikat

(matrik). Tujuan dari penelitian ini adalah diketahuinya kekuatan tarik, regangan

dan regangan plastis dari komposit serat E-Glass arah serat anyam jika penambahan

serat pada 4 lapis (23,0%), pada 5 lapis (27,2%) dan pada 6 lapis (30,9%).

Langkah pertama dalam pembuatan komposit serat E-glass ini adalah

dengan menggunakan cetakan kaca yang berukuran 30 cm x 50 cm x 0,5cm.

Langkah selanjutnya adalah membuat benda uji komposit dengan mengacu pada

standarisasi ASTM D638-02a sebanyak 5 spesimen pada setiap variasi. Sebelum

dilakukan pengujian, komposit dipotong dengan panjang 195 cm. Pengujian

komposit dilakuakan sebanyak 5 kali dari masing-masing variasi yaitu matrik,

komposit 4 lapis, komposit 5 lapis dan komposit 6 lapis dengan menggunakan

mesin uji tarik.

Berdasarkan dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa

semakin bertambahnya lapisan serat maka membuat kekuatan tariknya bertambah.

Hal ini disebabkan oleh jumlah lapisan yang semakin banyak, dengan demikian

semakain banyak matriks yang mengikat serat sehingga kekuatan komposit E-glass

semakin kuat. Kekuatan tarik rata-rata resin polyester sebesar 25,73 MPa, komposit

dengan penambahan persentase serat 23,0% sebesar 127,60 MPa, komposit dengan

penambahan persentase serat 27,2% sebesar 138,99 MPa dan komposit dengan

penambahan persentase serat 30,9% sebesar 185,24 MPa. Nilai regangan rata-rata

pada resin polyester sebesar 2,78%, komposit dengan persentase serat 23.0%

sebesar 11,81%, komposit dengan persentase serat 27,2% sebesar 10,0% dan

komposit dengan persentase serat 30,9% sebesar 6,25%

Kata Kunci : fiberglass, kekuatan tarik, regangan, komposit , resin poliester


ix

ABSTRACT

This study was conducted to determine tensile strength of fiberglass

composites with variation in fiber additional percentage and number of layers. This

composite used E-Glass fiber with woven rovings as a reinforcing material,

polyester resin and mepoxe type catalyst used as a binder (matrix). The purpose of

this research is to know tensile strength, strain and modulus of elasticity of woven

direction E-Glass fiber composite when the addition of fiber in 4 layers (23,0%), 5

layers (27,2%) and 6 layers (30,9%).

The first step to make this E-Glass fiber composite is to use a 30 cm x 50

cm x 0.5 cm glass mold. The next step is make a composite test object used ASTM

D638-02a standardization of five speciemens on each variations. Before testing, the

composite is cut to a lenght of 195 cm. This composite test have been performed 5

times from each variations of matrix, composite 4 layers, composite 5 layers and

composite 6 layers, with used tensile testing machine.

Based on this research, can be concluded that increasing layer of fiber makes

the tensile strength increases. This is due to the increasing number of layers, thereby

increasing the number of matrix binding to fibers, so the strength of E-Glass fiberg

composites is stronger. Average tensile strength of polyester resin is 25,73 MPa,

composite with fiber percentage 23,0% is 127,60 MPa, composite with fiber

percentage 27,2% is 138,99 MPa and composite with fiber percentage 30,9% is

85,24 MPa. The average strain value on polyester resin is 2,78%, composite with

fiber percentage 23.0% is 11.86%, composite with fiber percentage 27.2% is 10,0%

and composite with fiber percentage 30.9% is 6.25%.

Keywords: fiberglass, tensile strength, strain, composite, polyester resin


x

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena

atas berkat dan perlindunganya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik

dan tepat waktu. Skripsi ini merupakan syarat yang harus diselesaikan untuk

mendapatkan gelar S-1 Sarjana Teknik Mesin di Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

Penulis sangat menyadari bahwa dalam menyelesaikan skripsi ini banyak

pihak yang senantiasa memberikan bimbingan, masukan, nasihat serta motivasi

sehingga dalam penyusunan skripsi ini dapat berjalan dengan lancar dan baik. Pada

kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik

Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing skripsi yang

senantiasa memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis.

4. Stefan Mardikus, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

5. Seluruh staf dan Dosen pengajar di jurusan Teknik Mesin Universitas

Sanata Dharma yang telah mendidik, mendampingi dan membimbing

penulis dari awal perkulihan hingga dapat menyelesaikan skripsi dengan

baik.

6. Ignatius Siswanto dan Valentina Ngadinem selaku orang tua yang

senantiasa memberikan dukungan berupa semangat, motivasi maupun

materi kepada penulis.

7. Chatarina Yunita dan Leo Agung Cahya Widianto selaku adik yang

selalu mendoakan penulis.

8. Ernestine Arianditha P. selaku adik sepupu yang selalu memberikan

mangat dan dukungan kepada penulis.


xi

9. Anjar Astuti yang selalu memberikan semangat, dukungan dan

perhatianya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik.

10. Seluruh Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2014 yang senantiasa

mendampingi penulis dari awal masuk kuliah hingga dapat

menyelesaikan penyusunan skripsi tepat waktu.

11. Teman seperjuangan skripsi Agustinus Adi Ermawan dan Anton

Kurniawan yang telah memberikan dukungan dalam pengerjaan skripsi

ini.

12. Ade Wisnu Prabowo dan Anak Agung Alit Nandi Wardana sebagai

teman seperjuangan dalam perkuliahan.

13. Almamater Universitas Sanata Dharma.

Dalam penyusunan skripsi ini penulis menyadari masih banyak kekurangan-

keurangan yang harus diperbaiki, oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan

adanya kritik dan saran yang membangun agar dapat menyempurnakan untuk

penelitian selanjutnya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun

pembaca,.

Yogyakarta, 06 Juli 2018

Penulis


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

TITLE PAGE ........................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAAN ............................................................................. iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................. v

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS .............................................. vii

INTISARI ............................................................................................................. viii

ABSTRACT ............................................................................................................. ix

KATA PENGANTAR ............................................................................................ x

DAFTAR ISI ......................................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................................ 2

1.4 Batasan Masalah ................................................................................................. 2

1.5 Manfaat Penelitian .............................................................................................. 3

1.6 Sistematika Penulisan ......................................................................................... 4


xiii

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ........................................ 5

2.1. Dasar Teori .......................................................................................................... 5

2.1.1 Pengertian Komposit ................................................................................... 5

2.1.2 Bahan Utama Penyusun Komposit ............................................................. 6

2.1.3 Klasifikasi Komposit................................................................................... 8

2.1.4 Polimer ...................................................................................................... 13

2.1.5 Faktor-Faktor yang mempengaruhi (FRP) ................................................ 15

2.1.6 Orientasi Serat ........................................................................................... 16

2.1.7 Jenis Serat ................................................................................................. 17

2.1.8 Kaidah Pencampuran Komposit (Rules of Mixture) ................................. 22

2.1.9 Metode Pembuatan Komposit ................................................................... 24

2.1.10 Pengujian Tarik ......................................................................................... 26

2.1.11 Rumus Perhitungan Tegangan dan Regangan ........................................... 28

2.1.12 Kerusakan Komposit ................................................................................. 30

2.2. Tinjauan Pustaka ............................................................................................... 32

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............................................................. 34

3.1 Skema Penelitian ............................................................................................... 34

3.2 Persiapan Penelitian .......................................................................................... 35

3.2.1 Alat-Alat yang Digunakan ........................................................................ 35

3.2.2 Bahan yang Digunakan ............................................................................. 42

3.2.3 Perhitungan Komposisi komposit ............................................................. 44

3.2.4 Pembuatan Komposit ................................................................................ 46

3.2.5 Standar Benda Uji dan Ukuran Benda Uji ................................................ 47

3.2.6 Cara Pengujian Tarik ................................................................................ 47


xiv

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...................................... 49

4.1 Hasil Pengujian ................................................................................................. 49

4.2 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik ...................................................................... 49

4.2.1 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik Matriks ................................................. 49

4.2.2 Hasil Pengujian Benda Uji Komposit ....................................................... 53

4.2.3 Hasil Rata-Rata Pengujian Tarik Matrik dan Komposit ........................... 63

4.3 Pembahasan ....................................................................................................... 65

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 70

5.1 Kesimpulan ....................................................................................................... 70

5.2 Saran ................................................................................................................. 71

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 72

LAMPIRAN .......................................................................................................... 74


xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Sifat Resin Polyester dan Epoxy .......................................................... 15

Tabel 2. 2 Sifat-Sifat Serat Kaca-E dan Kaca-S (Callister, 2007) ........................ 19

Tabel 4. 1 Dimensi Matriks Polyester Yukalac C-108-B Justus .......................... 50

Tabel 4. 2 Kekuatan Tarik Matriks Polyester Yukalac C-108-B Justus ............... 51

Tabel 4. 3 Regangan Matriks Polyester Yukalac C-108-B Justus ........................ 51

Tabel 4. 4 Modulus Elastisitas Matriks Polyester Yukalac C-108-B Justus......... 51

Tabel 4. 5 Dimensi Komposit Fiberglass 4 Lapis ................................................ 53

Tabel 4. 6 Kekuatan Tarik Komposit Fiberglass 4 Lapis ..................................... 54

Tabel 4. 7 Regangan Komposit Fiberglass 4 Lapis .............................................. 54

Tabel 4. 8 Modulus Elastisitas Komposit Fiberglass 4 Lapis .............................. 54

Tabel 4. 9 Dimensi Komposit Fiberglass 5 Lapis ................................................ 56

Tabel 4. 10 Kekuatan Tarik Komposit Fiberglass 5 Lapis ................................... 57

Tabel 4. 11 Regangan Komposit Fiberglass 5 Lapis ............................................ 57

Tabel 4. 12 Modulus Elastisitas Komposit Fiberglass 5 Lapis ............................ 57

Tabel 4. 13 Kekuatan Tarik, Regangan dan Modulus Elastisitas Komposit

Fiberglass 5 Lapis yang sudah di standar deviasi .............................. 58

Tabel 4. 14 Dimensi Komposit Fiberglass 6 Lapis .............................................. 60

Tabel 4. 15 Kekuatan Tarik Komposit Fiberglass 6 Lapis ................................... 60

Tabel 4. 16 Regangan Komposit Fiberglass 6 Lapis ............................................ 60

Tabel 4. 17 Modulus Elastisitas Komposit Fiberglass 6 Lapis ............................ 61


Fiberglass 6 Lapis setelah di standar deviasi ..................................... 61

Tabel 4. 19 Nilai Rata-Rata KekuatanTarik, Regangan dan Modulus Elastisitas

Komposit Fiberglass pada setiap variasi ........................................... 63


xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Fiber Composite ................................................................................. 9

Gambar 2. 2 Laminate Composite ........................................................................... 9

Gambar 2. 3 Particulate Composite ...................................................................... 10

Gambar 2. 4 Flake Composite ............................................................................... 11

Gambar 2. 5 Orientasi Serat .................................................................................. 16

Gambar 2. 6 Grafik Hubungan antara kekuatan, Fraksi volume dan .................... 17

Gambar 2. 7 Countinous Roving Fiber ................................................................. 19

Gambar 2. 8 Woven Roving Fiber ......................................................................... 20

Gambar 2. 9 Strantd Mat Fiber ............................................................................. 20

Gambar 2. 10 Interface dan Interphase................................................................. 22

Gambar 2. 11 (a) Crack (b) Interface.................................................................... 22

Gambar 2. 12 Pencetakan Semprot (Spray Up) .................................................... 25

Gambar 2. 13 Pengemasan Vakum (Vaccum bagging) ........................................ 25

Gambar 2. 14 Pencetakan Tangan (Hand Lay up) ................................................ 26

Gambar 2. 15 Kurva Regangan- Tegangan ........................................................... 27

Gambar 2. 16 Bentuk Spesimen Uji Tarik ............................................................ 28

Gambar 2. 17 Kerusakan pada komposit akibat beban tarik longitudinal ............ 30

Gambar 3. 1 Skema Jalanya Penelitian ................................................................. 34

Gambar 3. 2 Cetakan Kaca 30 cm x 50 cm x 0,5 cm.............................................35

Gambar 3. 3 Timbangan Digital.............................................................................36

Gambar 3. 4 Gelas Ukur 1000 mL ........................................................................ 36

Gambar 3. 5 Kuas .................................................................................................. 37

Gambar 3. 6 Suntikan ............................................................................................ 37

Gambar 3. 7 Gunting ............................................................................................. 38

Gambar 3. 8 Spatula .............................................................................................. 38

Gambar 3. 9 Vernier Caliper ................................................................................. 39

Gambar 3. 10 Sarung Tangan................................................................................ 39

Gambar 3. 11 Masker ............................................................................................ 40


xvii

Gambar 3. 12 Mesin Gerinda Tangan ................................................................... 40

Gambar 3. 13 Amplas ........................................................................................... 41

Gambar 3. 14 Mesin Uji Tarik (Beban 1 Ton) ...................................................... 41

Gambar 3. 15 Mesin Uji Tarik (Beban 5 Ton) ...................................................... 42

Gambar 3. 16 Fiberglass Woven Roving............................................................... 42

Gambar 3. 17 Resin Polyester Yukalac C-108-B Justus ....................................... 43

Gambar 3. 18 Katalis MEPOXE ........................................................................... 43

Gambar 3. 19 Realese Agent (Mirror Glazez) ...................................................... 44

Gambar 3. 20 Spesimen ASTM D638-02a ........................................................... 47

Gambar 4. 1 Diagram Kekuatan Tarik Matriks Polyester Yukalac C-108-B

Justus ................................................................................................ 52

Gambar 4. 2 Diagram Regangan Matriks Polyester Yukalac C-108-B Justus ..... 52

Gambar 4. 3 Diagram Modulus Elastisitas Matriks Polyester Yukalac C-108-B

Justus ................................................................................................ 53

Gambar 4. 4 Diagram Keuatan Tarik Komposit Fiberglass 4 Lapis ................... 55

Gambar 4. 5 Diagram Regangan Komposit Fiberglass 4 Lapis ........................... 55

Gambar 4. 6 Diagram Modulus Elastisitas Komposit Fiberglass 4 Lapis ............ 56

Gambar 4. 7 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Fiberglass 5 Lapis .................. 58

Gambar 4. 8 Diagram Regangan Komposit Fiberglass 5 Lapis ........................... 59

Gambar 4. 9 Diagram Modulus Elastisitas Komposit Fiberglass 5 Lapis ............ 59

Gambar 4. 10 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Fiberglass 6 Lapis ................ 62

Gambar 4. 11 Diagram Regangan Komposit Fiberglass 6 Lapis ......................... 62

Gambar 4. 12 Diagram Modulus Elastisitas Komposit Fiberglass 6 Lapis ......... 63

Gambar 4. 13 Diagram Kekuatan Tarik Rata-Rata Komposit Fiberglass

pada setiap Variasi ......................................................................... 64

Gambar 4. 14 Diagram Regangan Rata-Rata Komposit Fiberglass


Gambar 4. 15 Diagram Modulus Elastisitas Rata-Rata Komposit Fiberglass


Gambar 4. 16 Patahan Spesimen Matriks Polyester ............................................. 68

Gambar 4. 17 Patahan Spesimen Komposit Fiberglass 4 Lapis ........................... 68


xviii




1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada saat ini perkembangan teknologi berkembang sangat pesat baik di dalam

maupun di luar negeri, bidang yang mengalami perkembangan pesat adalah

Industri manufaktur. Banyak perusahaan manufaktur yang menggunakan material

logam sebagai bahan untuk produksi, meskipun material logam memiliki sifat

yang kurang baik dan rentan terjadinya korosi. Melihat permasalahaan tersebut

banyak perusahaan manufaktur mulai meninggalkan material logam dan beralih

menggunakan material komposit untuk dijadikan salah satu bahan alternatif yang

dapat digunakan untuk pembuatan bodi-bodi kendaraan seperti mobil, pesawat

bahkan kereta api. Hal ini dikarenakan bahan komposit memiliki sifat yang kuat,

ringan serta mudah dibentuk dalam proses pembuatanya.

Komposit adalah suatu material yang tebentuk dari kombinasi dua atau lebih

material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat

mekaniknya dari masing-masing material pembentuknya berbeda (Matthew dkk,

1993). Penggabungan bahan komposit tersusun dari dua jenis material yang

berbeda yaitu matrik yang berfungsi sebagai bahan pengikat dan reinforcement

yang berfungsi sebagai bahan penguat. Pada umumnya yang sering digunakan

sebagai bahan penguat (reinforcement) komposit adalah serat fiberglass. Serat ini

mempunyai sifat sebagai penghantar isolator yang baik, memiliki kekuatan yang

tinggi, memiliki regangan yang rendah. Selain itu, menurut (Schwartz, 1997)

bahan komposit juga memiliki beberapa keunggulan seperti dibandingkan dengan

material logam. Keunggulanya antara lain, adalah memiliki bobot yang lebih

ringan, mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih baik, memiliki sifat yang

tahan terhadap korosi dan biaya produksi relatif murah.

Judul tugas akhir ini adalah “Pengaruh Penambahan Serat Fiberglass

Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Matriks Polimer Polyester”. Penelitian ini


2

bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik, regangan dan modulus elastisitas

komposit fiberglass menggunakan resin polyester dengan arah serat anyam

(woven roving) dengan variasi penambahan persentase serat dan jumlah lapisan.

Penelitian ini juga dimaksudkan agar komposit serat fiberglass dapat

dimanfaatkan sebagai bahan alternatif untuk dikembangakan menjadi material

yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun Rumusan Masalah pada Tugas Akhir ini adalah :

1. Bagaimanakah pengaruh penambahan persentase serat dan jumlah

lapisan komposit fiberglass (arah serat anyam) terhadap kekuatan tarik,

regangan dan modulus elastisitas ?

2. Bagaimana hasil perbandingan antara matriks dengan komposit

menggunakan fiberglass ?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari Penelitian ini adalah :

1. Mengetahui rata-rata kekuatan tarik komposit fiberglass polyester (arah

serat anyam) pada setiap variasi penambahan persentase serat dan

jumlah lapisan.

2. Mengetahui rata-rata regangan komposit fiberglass polyester (arah

serat anyam) pada setiap variasi penambahan persentase serat dan

jumlah lapisan.

3. Mengetahui rata-rata modulus elastisitas komposit fiberglass polyester

(arah serat anyam) pada setiap variasi penambahan persentase serat dan

jumlah lapisan.

1.4 Batasan Masalah

Batasan Masalah yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah :

1. Komposit ini menggunakan serat fiberglass dengan arah serat anyam

(woven roving).

2. Pengujian kekuatan menggunakan uji tarik.


3

3. Cetakan yang digunakan adalah cetakan kaca yang berukuran 30 cm x

50 cm x 0,5 cm.

4. Matriks yang digunakan sebagai bahan pengikat adalah resin polyester

tipe Yukalac C-108 B Justus.

5. Katalis yang digunakan sebagai pengeras adalah katalis jenis

MEPOXE.

6. Komposit disusun dengan penambahan persentase serat 4 lapis 23%, 5

lapis 27,2%, dan 6 lapis 30,9%.

7. Spesimen benda uji dibuat dengan standar ASTM D638-02a.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun beberapa manfaat dari penelitian Tugas Akhir ini adalah :

1. Bagi Penulis

Penelitian ini dapat menambah ilmu dan pengetahuan mengenai ilmu

material di bidang teknologi komposit, sehingga dapat mengetahui sifat

mekanis dari komposit serat fiberglass agar dapat tercipta komposit

yang berkualitas baik untuk digunakan.

2. Bagi Mahasiswa

Penelitian ini dapat dijadikan referensi untuk mahasisawa atau peneliti

agar dapat mengembangkan penelitian mengenai komposit serat

fiberglass dengan pengembangan yang lebih bervariasi dan inovatif

3. Bagi Masyarakat

Penelitian ini bisa dimanfaatkan masyarakat sebagai bahan alternatif

material yang dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari serta

menghasilkan nilai ekonomis.

4. Hasil penelitian dapat dijadikan koleksi di perpustakaan sebagai

referensi ilmu.


4

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I Pendahuluan, berisi tentang latar belakang masalah, tujuan

penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan rumusan

masalah

BAB II Dasar teori yaitu menerangkan tinjauan pustaka dan ilmu-ilmu

teoritis yaitu berisi penelitian-penelitian yang berkaitan serta

dasar teori tentang ilmu material

BAB III Metode penelitian, yaitu menjelaskan tentang pelaksanaan

penelitian yaitu mengenai peralatan yang digunakan, tempat

percobaan, langkah percobaan, cara pengambilan data dan cara

pengolahan data.

BAB IV Data dan analisa, menerapkan data hasil percobaan yang serta

menjelaskan data hasil percobaan yang telah diperoleh.

BAB V Penutup, berisi tentang kesimpulan penelitian dan saran.


5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori

2.1.1 Pengertian Komposit

Komposit berasal dari kata kerja “to compose” yang berarti menyusun atau

menggabungkan, jadi secara sederhana k omposit merupakan penggabungan

dari dua atau lebih bahan atau material yang dikombinasikan menjadi satu dalam

skala makrokopis, sehingga menjadi satu kesatuan (Kaw, 1997).

Menurut Matthews dkk (1993), komposit adalah suatu material yang

terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran

yang tidak homogen, dimana sifat mekaniknya dari masing-masing material

pembentuknya berbeda. Dari campuran tersebut akan dihasilkan material

komposit yang memiliki sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari

material pembentuknya. Material komposit mempunyai sifat dari material

konvensional pada umumnya dari proses pembuatnya dari proses pencampuran

yang tidak homogen. Komposit merupakan jumlah sistem multi fasa sifat dengan

gabungan yaitu gabungan antara bahan matriks atau pengikat dengan penguat. Di

dalam komposit sendiri penggunaan serat difungsikan untuk mendapatkan

karakteristik bahan komposit, seperti kekuatan, kekakuan dan karakteristik

mekasis lainya.

Komposit mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan bahan logam,

berikut adalah beberapa keunggulan material komposit (Jones, 1999) antara lain :

1. Bahan komposit dapat dirancang dengan kekuatan dan kekakuan tinggi,

sehingga dapat memberikan kekuatan dan kekakuan spesifik yang

melebihi sifat logam.

2. Memiliki sifat kekakuan dan kekuatan yang baik.

3. Komposit mempunyai daya redam yang baik.

4. Komposit dirancang terhindar dari korosi.


6

5. Bahan komposit dapat memberikan penampilan dan memiliki

kehalusan permukaan yang lebih baik.

2.1.2 Bahan Utama Penyusun Komposit

Komposit merupakan penggabungan dari dua material atau lebih yang

digabungkan menjadi satu. Pada umumnya komposit mempunyai mempunyai dua

Fase yaitu matriks dan reinforcement. Matriks yang banyak digunakan untuk

pembuatan bahan komposit adalah resin polyester dan epoxy sedangkan

reinforcement yang sering digunakan adalah serat fiberglass, nylon dan serat

karbon.

1. Matriks

Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau

fraksi volume terbesar (dominan). Matriks umumunya lebih ductile tetapi

memiliki kekuatan dan rigiditas yang lebih rendah. Syarat pokok matriks

yang digunakan dalam komposit adalah matriks harus bisa meneruskan

beban, sehingga serat harus bisa melekat pada matriks dan kompatibel antara

serat dan matriks, artinya tidak ada reaksi yang menggangu. Umumnya

matriks dipilih yang mempunyai ketahanan panas yang tinggi (Triyono dan

Diharjo, 2000).

Van Vlack (1994) menjelaskan bahwa bahan penguat mengalami

penanggungan beban paling besar, oleh karena itu modulus elastisitas bahan

penguat harus lebih baik dari bahan matriksnya. Selain itu ikatan antara

matriks dan penguat harus kritis dan mengikat, karena apabila pembebanan

terjadi matriks dapat meneruskan ke serat penguat

Matriks mempunyai fungsi sebagai berikut:

a. Mentransfer tegangan ke serat

b. Membentuk ikatan koheren.

c. Melindungi serat.

d. Mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik.


7

e. Melepas ikatan.

f. Tetap stabil setelah proses manufaktur.

2. Bahan Pengisi (Reinforcement)

Salah satu unsur utama penyusun benda komposit adalah penguat

(Reinforcement) yaitu serat. Serat inilah yang terutama menentukan

karakteristik bahan komposit, seperti kekakuan, kekuatan, dan sifat-sifat

mekanis lainya. Serat dalam bahan komposit berperan sebagai bahan utama

yang menahan beban serta besar kecilnya kekuatan bahan komposit sangat

tergantung dengan kekuatan bahan pembentuknya.

Orientasi dan kandungan serat akan menentukan kekuatan mekanis

dari komposit. Perbandingan antara matriks dan serat juga merupakan faktor

yang sangat menetukan dalam memberikan karakteristik sifat mekanis

produk yang dihasilkan. Serat secara umum terdiri dari 2 jenis yaitu serat

alam dan serat sintetis. Serat alam adalah serat yang dapat langsung diperoleh

dari alam, biasanya berupa serat organik yang berasal dari tumbuh-tumbuhan

dan binatang. Beberapa serat alam telah banyak digunakan oleh manusia,

diantaranya adaah rami, ijuk, aren, goni (Kenaf), eceng gondok, nanas-

nanasan dan serat sabut kelapa. Sedangkan serat sintentik yang sering

digunakan manusia seperti Fiberglass, Carbon, Nylon, Graphite, dan

alumunium. (Bismarck 2002)

3. Bahan Tambahan

Bahan yang digunakan dalam pembuataan bahan komposit ada

beberapa macam, tetapi yang paling sering digunakan adalah :

a. Katalis

Katalis adalah cairan yang sering digunakan pada proses

pembuatan komposit. Fungsi dari bahan ini adalah untuk mempercepat

reaksi pengeringan dalam suhu ruangan, namun pencamuran katalis

kedalam resin ini harus sesuai aturan yaitu dengan persentase 0,2 – 0,5

%. Hal itu dikarenakan jika pencampuran katalis ke dalam resin terlalu


8

banyak atau terlalu sedikit dapat merusak produk komposit, sebab cairan

katalis ini menimbulkan panas dalam proses pengeringan. Ada beberapa

jenis katalis yang sangat umum digunakan dalam pembuatan komposit

antara lain katalis MEKPO, katalis MEPOXE, katalis trigonox.

b. Release Agent

Release Agent adalah bahan yang berfungsi sebagai pelicin dalam

pembuatan komposit, sehingga memudahkahn dalam melepaskan

komposit dari cetakan. Bahan ini digunakan dengan cara dioleskan ke

permukaan cetakan kaca secara merata sebelum pencetakan komposit

dimulai. Banyak bahan yang sering digunakan sebagai release agent

pada pembuatan komposit seperti oli, mirror glass, dan hand body.

2.1.3 Klasifikasi Komposit

Berdasarkan bentuk dan strukturnya komposit di klasifikasikan menjadi 4

bagian (Jones, 1975) yaitu :

1. Fibrous Composites ( Komposit Serat)

Unsur utama dari komposit serat adalah mempunyai banyak

keunggulan, oleh karena itu bahan komposit serat paling banyak dipakai.

Bahan komposit serat terdiri dari serat-serat yang terikat oleh matriks yang

saling berhubungan. Bahan komposit serat ini terdiri dari 2 macam, yaitu serat

panjang (continous fiber) dan serat pendek (short fiber dan whisker).

Pengunaan bahan komposit serat sangat efisien dalam menerima beban dan

gaya. Oleh sebab itu bahan komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani

searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus

serat. Selain itu serat juga dapat menghemat penggunaan resin. Komposit

serat terdiri dari serat sebagai bahan penguat dan matriks sebagai bahan

pengikat, pengisi volume dan pelindung serat yang berfungsi untuk

mendistribusikan beban atau gaya kepada serat (Schwartz, 1984). Serat dapat


9

menentukan karakteristik suatu komposit seperti kekuatan, keuletan,

kekakuan dan sifat mekanik lainnya (Jones, 1975).

(sumber : https://vinolita.blogspot.co.id/2013/07/komposit-serat-

alam-cocofibre-pengganti.html)

2. Laminated Composites ( Komposit Laminat )

Komposit laminat (Laminated Composite) adalah komposit yang terdiri

dari dua lapis atau lebih dan bahan penguat yang digabung menjadi satu dan

setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri contoh, contohnya

polywood, laminated glass yang sering digunakan sebagai bahan bagunan dan

kelengkapanya.

(sumber:http://gloopic.net/article/penerbangan/analisis-struktur-komposit)

Gambar 2. 1 Fiber Composite

Gambar 2. 2 Laminate Composite


https://vinolita.blogspot.co.id/2013/07/komposit-serat-alam-cocofibre-pengganti.html

https://vinolita.blogspot.co.id/2013/07/komposit-serat-alam-cocofibre-pengganti.html

10

3. Particulate Composites ( Komposit Partikel)

Komposit partikel (particulate composite) adalah komposit yang

tersusun dari partikel-partikel seperti batu dan pasir dan kemudian diperkuat

oleh semen, menurut definisinya partikel ini terbentuk dari bermacam-macam

bentuk seperti bulat, kubik, tetragonal, atau bahkan berbentuk yang tidak

beraturan secara acak, tetapi rata-rata berdimensi sama. Komposit partikel

mempunyai keunggulan seperti ketahanan terhadap aus, tidak mudah retak

dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang baik.

(Schwartz, 1984)

4. Flake Composite (Komposit Serpih)

Komposit Serpih (Flake Composite) adalah komposit yang terdiri dari

serpihan-serpihan yang ditambahkan ke dalam matriks. Serpihan ini

berfungsi sebagai bahan yang saling mengikat permukaan komposit. Serpihan

yang paling banyak digunakan adalah serpihan yang berasal dari bahan

seperti serpihan kaca (glass), serpihan mika dan serpihan yang terbuat dari

metal (Schwartz, 1984). Sifat dari komposit serpih ini adalah memiliki bentuk

yang besar dan permukaanya datar. Hal tersebut yang membuat komposit

serpih ini dapat disusun secara rapat sehingga dapat menghasilkan bahan

pengikat yang cukup kuat.

Gambar 2. 3 Particulate Composite


11

(Schwartz, 1984)

Komposit berdasarkan fase matriksnya dapat diklasifikasikan sebagai

berikut :

1. Polymer Matriks Composite (PMC),

Polymer Matriks Composite (PMC) dalah komposit yang

menggunakan serat sebagai matriksnya, komposit jenis ini sering juga

disebut komposit perpenguat serat atau FRP (Fibre Reinforced

Polymers of Plastics). Bahan ini mengunakan suatu polimer berbahan

resin sebagai matriksnya, dan suatu jenis serat seperti kaca, karbon,

aramid sebagai penguatnya.

Komposit polimer ini terdiri dari resin polimer sebagai

pengikatnya dan serat sebagai penguat sedang. Bahan tersebut

digunakan pada kebanyakan industri yang menggunakan komposit

dengan jumlah besar pada temperature ruangan, mudah di bentuk dan

murah (Callister dan Rethwisch, 2014).

2. Metal Matriks Composites (MMC)

Metal Matriks Composite / MMC adalah komposit yang matriks

atau bahan pengingikatnya terbentuk dari bahan logam dan komposit

jenis ini memiliki keunggulan dalam kekuatan dan ketahanan terhadap

aus/usang.

Gambar 2. 4 Flake Composite


12

Pada komposit logam, bahan pengikat adalah logam ulet. Bahan

ini dapat digunakan pada temperatur tinggi dari pada bahan dasar yang

sama. Bahan penguat lebih jauh lagi dapat menambah kekakuan lebih

spesifik lagi yaitu tahan terhadap abrasi, tahan terhadap laju mulur,

konduktivitas termal dan ukuran yang stabil. Namun komposit

berpengikat logam memiliki beberapa keunggulan melebihi komposit

berpingkat polimer yaitu :

a. Tidak mudah terbakar.

b. Penggunanan pada temperature yang tinggi.

c. Lebih tahan terhadap degradasi yang terjadi oleh cairan

organik.

Komposit logam jauh lebih mahal dari pada komposit

berpengikat polimer, oleh karena itu komposit logam jadi sangat

terbatas penggunaanya (Callister dan Rethwisch, 2014).

3. Ceramic Matriks Composites (CMC) adalah

Ceramic Matriks Composite adalah komposit yang matriksnya

terbentuk dari bahan keramik. Bahan Keramik memiliki sifat yang

sangat ulet untuk teroksidasi dan menurun pada temperatur suhu ynag

tidak stabil, namun bahan keramik sangant sulit untuk retak karena

memiliki sifat yang getas . Bahan keramik dapat menjadi salah satu

alternatif untuk penggunaan yang bmembutuhkan temperatur tinggi

dan ketegangan berat, biasanya sangat cocok / spesifik untuk

komponen mobil dan pesawat terbang (Callister dan Rethwisch,

2014). Material keramik juga memiliki beberapa kelebihan yang

sangat baik, antara lain yaitu :

a. Keramik merupakan material yang memiliki nilai modulus

young (stiffness) yang tinggi.

b. Keramik mempunyai karakteristik permukaan yang tahan

aus.

c. Unsur kimianya stabil pada temperatur suhu yang tinggi.


13

Namun bahan material keramik juga memiliki beberapa

kerugian, karena bahan keramik sangat sulit untuk diproduksi secara

masal dan biaya produksi relatif mahal serta sangat tidak efektif untuk

digunakan.

2.1.4 Polimer

Plastik, serat, film dan sebagainya yang biasa dipergunakan dalam

kehidupan sehari-hari mempunyai berat molekul diatas 10.000. Bahan dengan

berat molekul yang besar itu disebut polimer, mempunyai struktur dan sifat-sifat

yang rumit disebabkan oleh jumlah atom pembentuknya jauh lebih besar

dibandingkan dengan senyawa yang beratatomnya rendah, umumnya suatu

polimer dibangun oleh satuan struktur tersusun secara berulang diikat oleh gaya

tarik menarik yang kuat yang disebut ikatan kovalen, dimana setiap atom dari

pasangan terikat menyumbangkan satu elektron untuk membentuk sepasang

elektron. Bahan polimer biasa terbentuk oleh satuan struktur yang berulang, unit

tersebut dinamakan manomer (Sudira, 2005).

Contoh-contoh bahan polimer adalah seperti etilena, propilena, isobutilena,

dan butadiena. Secara umum bahan polimer dikelompokan menjadi dua yaitu :

1. Termoplastic

Termoplastic adalah plastik yang pada proses pembentukanya

memerlukan pemanasan. Termoplastic mempunyai sifat isolator yang

baik, mempunyai ketahanan sampai temperatur 260°C, mudah dibentuk

dan tahan terhadap korosi dalam larutan alkali (NaOH) konsentrasi 5%.

Termoplatic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila

didinginkan, dan akan meleleh pada suhu tertentu. Contoh-contoh dari

termoplastic ini adalah resin Polyethylene (PE), resin Polypropylene (PP),

resin Polystyrene (PS), resin Polymethyl Methacrylate (PMMA), resin

Polyvinyl Chloride (PVC), resin Polyvinyl Asetat, Polyvinyl Alkohol dan

Polyvinyl Acetal, resin Polyacetal atau Polyoxymethylene (POM), Resin

Polyamide (Nylon) dan resin Polycarbonate (PC).


14

2. Thermoset

Thermoset adalah salah satu jenis plastik yang banyak digunakan

untuk bahan komposit dengan penguat serat. Matriks jenis ini memiliki

rantai molekul yang saling berhubungan walaupun mengalami pemanasan

dan penekanan, masing-masing molekul tidak akan saling bergerak relatif.

Matriks akan mencair kemudian mengeras bersamaan dengan

terbentuknya manomer sehingga akan bersifat stabil. Pengunaan

thermoset sebagai matriks mempunyai beberapa unggulan seperti dapat

mengikat serat dengan mudah dan baik, memiliki viskositas yang rendah,

memiliki kelengketan yang baik dengan bahan penguat, kekakuan yang

baik.

Macam-macam matriks/resin dengan jenis Thermoseting yang sering

digunakan adalah :

1. Resin Polyester

Resin Polyester merupakan salah satu jenis matriks polimer

thermoset yang paling banyak digunakan terutama dalam pembuatan

komposit modern. Resin poliester mempunyai karakteristik yang khas

yaitu transparan, tahan air, dapat diwarnai, fleksibel, tahan terhadap

cuaca ekstrim, tahan kimia. Suhu kerja poliester dapat mencapai 70°C

atau lebih tergantung keperluannya. Curing (pengerasan) pada

poliester dapat dilakukan dengan penambahan katalis. Kecepatan

curing ditentukan oleh perbandingan dalam penambahan katalis

(Schwartz, 1984). Selain itu berdsarkan karakteristiknya yitu resin

cair dengan viskositas rendah dan dapat mengeras pada suhu kamar

maka bahan dikembangkan secara luas sebagai plastik penguat serat

FRP (Fiber Reinforced Polymer) dengan menggunakan serat gelas

(Sudira, 2005).


15

2. Resin Epoxy

Resin epoxy adalah salah satu jenis resin termoplastik. Resin ini

memiliki kegunaan yang luas dalam industri teknik kimia, listrik,

mekanik dan sipil. Biasanyan resin jenis epoxy ini digunakan sebagai

perekat, cat pelapis, pencetakan cor dan benda-benda cetakan. Resin

epoksi dibedakan menjadi dua jenis yaitu resin bisfenol A dan Resin

sikloalifatik.

a. Resin bisfenol A mempunyai sifat kelekatnya terhadap bahan

lain baik sekali, bahan ini banyak digunakan dalam cat untuk

logam, perekat, pelapis, dengan serat gelas.

b. Resin sikloalifiatik mempunyai viskositas rendah dan ekivalensi

epoksinya kecil. Bahan berguna sebagai pengecer bisfenol

karena mudah penangananya.

Tabel 2. 1 Sifat Resin Polyester dan Epoxy

Sifat Polyester Epoxy

Kekuatan tarik (MPa) 40-90 55-130

Modulus elastis (Gpa) 2,0-4,4 2,8-4,2

Kekuatan impak (J/m) 10,6-21,2 5,3-53

Kerapatan (g/cm3) 1,10-1,46 1,2-1,3

2.1.5 Faktor-Faktor yang mempengaruhi (FRP)

Fiber Reinforced Polymer atau FRP adalah suatu bahan komposit yang

diperkuat oleh serat yang diikat dalam matrik. Adapun beberapa faktor yang

mempengaruhi kekuatan FRP seperti orientasi serat/arah serat, panjang, bentuk,

komposisi serat, dan sifat mekanik dari matrik serta ikatan yang ada dalam

komposit tersebut.


16

2.1.6 Orientasi Serat

Orientasi serat dalam bahan komposit sangat mempengaruhi terhadap

kekuatan tariknya. Oleh karena itu komposit disusun dari beberapa orientasi serat

yang berbeda, yaitu :

1. Uniderictional, yaitu serat disusun seraca pararel satu sama lainya.

Disini kekuatan tarik terbesar terdapat pada bahan yang sejajar dengan

arah serat. Sedangkan kekuatan yang terkecil pada bahan yang tegak

lurus arah serat.

2. Pseudotropic, yaitu serat disusun secara acak dan kekuatan tarik pada

satu titik pengujian mempunyai nilai kekuatan yang sama.

3. Bidirectional, yaitu serat disusun tegak lurus satu sama lainya

(orthogonal) contohnya woven roving. Pada susunan ini kekuatan

tertinggi terdapat pada arah serat 0° dan 90° dan terendah terdapat pada

arah serat 45°.

Sifat mekanik dari pemasangan satu arah ini adalah jenis yang paling

proporsional, karena pada pemasangan satu arah serat ini dapat memberi

kontribusi pemakaian serat paling banyak. Hal tersebut disebabkan karena

pemasangan serat yang semakin acak maka konstribusi serat yang dipasang akan

semakin sedikit (fraksi volume kecil) sehingga menyebabkan kekuatan komposit

semakin menurun. Dibawa ini adalah contoh gambar beberapa orientasi serat.

(sumber James F.Shackelford.,Introductions to Material Science for

Engineer. c. Mel M Schwarttz)

Jumlah serat bahan komposit serat dapat dinyatakan dalam bentuk fraksi

volume serat (Vf) yaitu perbandingan volume serat (Vf) terhadap volume bahan

Gambar 2. 5 Orientasi Serat


17

komposit (Vc). Semakin besar kandungan volume serat dalam komposit maka

akan meningkatkan kekuatan dari komposit tersebut.

Gambar 2. 6 Grafik Hubungan antara kekuatan, Fraksi volume dan

Susunan Serat (Sumber Adiyono : 1996)

2.1.7 Jenis Serat

Serat adalah salah satu bahan utama penyusun komposit yang berfungsi

sebagai penahan beban, sehingga besar kecil kekuatan bahan komposit sangat

bergantung pada serat pembentuknya. Semakin kecil diameter serat maka akan

semakin kuat bahan tersebut, karena minimnya cacat pada material (Triyono dan

Diharjo, 2000). Serat dibedakan menjadi dua yaitu serat alam dan serat sintetis.

Serat alam adalah serat yang berasal dari alam yaitu berupa tumbuh-tumbuhan

seperti serat eceng gondok, serabut kelapa, sonokeling, serat pohon pinang.

Sedangkan serat sintetis adalah serat yang dibuat dari bahan-bahan anorganik

dengan komposi bahan kimia tertentu. Pada umumnya serat sintetis yang

kebanyakan digunakan adalah seperti serat gelas, nylon, kelvar, serat karbon dan

lain-lain (Schwartz, 1984)

Fungsi utama serat adalah sebagai berikut :

a. Sebagai Pembawa Beban

b. Memberikan sifat kekakuan, kekuatan, stabilitas panas.

c. Memberikan penghantar listrik yang baik pada komposit.


18

Schwartz, (1984) menjelaskan bahwa serat sebagai penguat dalam struktur

komposit serat harus memenuhi persyaratan sebagai berikut, yaitu:

a. Modulus elastisitas yang tinggi.

b. Kekuatan patah yang tinggi.

c. Kekuatan yang seragam diantara serat.

d. Stabil selama penanganan proses produksi.

e. Diameter serat yang seragam.

Berikut adalah beberapa serat yang sering digunakan:

A. Serat Gelas

Serat gelas merupakan serat yang paling sering digunakan untuk

pembuatan komposit karena serat gelas dinilai membunyai sifat-sifat yang

baik dan kekuatan yang tangguh. Sifat-sifat dari serat gelas yaitu memiliki

sifat yang tidak mudah terbakar, sebagai isolasi lisrik yang baik dan

memiliki kekuatan tarik yang tinggi. Serat masih dibedakan menjadi

beberapa jenis, antara lain :

1. Serat gelas A

Serat gelas jenis ini sangat jarang digunakan untuk bahan produksi

reinforcement agent atau komposit dikarenakan memiliki

kandungan alkali.

2. Serat Gelas E

Serat gelas jenis ini memiliki kandungan kalsium, alumunium

hidrosikda, borosilikat, pasir silika dan serat gelas E ini memliki

kandungan alkali yang rendah. Serat gelas E ini memiliki kekuatan

tarik, tekan dan geser yang cukup tinggi sehingga memiliki fungsi

isolator listrik yang baik, namun serat ini bersifat getas.

3. Serat Gelas D

Serat gelas jenis ini mempunyai sifat dielektrik yang baik, sehingga

banyak digunakan untuk bahan pembuatan elektronik.

4. Serat Gelas R & S

Serat gelas jenis ini memiliki komposisi kimia yang berbeda.

Kedua searat ini merupakan bahan penguat dengan kemampuan


19

tinggi. Serat gelas jenis R & S sering digunakan sebagai

reinforcement agent dalam pembuatan pesawat terbang. Serat

gelas yang mempunyai massa jenis yang hampir sama dengan serat

gelas E ini masing-masing diproduksi di Eropa untuk serat gelas R

dan di Amerika untuk serat gelas S dan R

Tabel 2. 2 Sifat-Sifat Serat Kaca-E dan Kaca-S (Callister, 2007)

Sifat Kaca- E Kaca-S

Masa jenis (g/cm3) 2,54 2,48

Koefisien muai termal linier (x106 °C) 4,7 5,6

Kuat tarik pada 22 °C (MPa) 3450 4585

Modulus tarik pada 22 °C (GPa) 72,4 85,5

Perpanjangan luluh (%) 4,8 5,7

Serat fiberglass dibagi menjadi beberpa bentuk menurut dari orientasi

seratnya, antara lain countinous roving, woven roving, chopped strand mat.

a. Countinous Roving

Countinous Roving adalah jenis serat fiberglass yang arah

seratnya tersusun menjadi benang yang panjang dan bersifat kontinu.

Countinous roving dapat dilihat pada gambar 2.5.

(sumber : https://aeroengineering.co.id/2017/09/material-fiberglass-

serat-kaca/ diakses tanggal 12 Februari 2018)

Gambar 2. 7 Countinous Roving Fiber


https://aeroengineering.co.id/2017/09/material-fiberglass-serat-kaca/

https://aeroengineering.co.id/2017/09/material-fiberglass-serat-kaca/

20

b. Woven Roving

Woven Roving adalah jenis serat fiberglass yang arah

seratnya dipintal dan kemudian disusun hingga menyerupai bentuk

anyaman. Woven roving dapat dilihat pada Gambar 2.6.

(sumber:http:/aeroengeneering.co.id/2017/09/material-fiberglass-

serat-kaca/)

c. Chopped Strant Mat

Chopped Strant Mat adalah serat fiberglass yang tersusun

dari bulu-bulu yang disatukan sehingga membentuk lembaran dan

susunanya biasanya tidak beraturan atau acak. Chopped Strant Mat

dapat dilihat pada Gambar 2.9.

(sumber:http:/aeroengeneering.co.id/2017/09/material-fiberglass-

serat-kaca/)

Gambar 2. 9 Strantd Mat Fiber

Gambar 2. 8 Woven Roving Fiber


21

B. Serat Karbon

Karbon memiliki kerapatan dan koefisien dilatsi rendah serta menjadi fiber

dengan modulus elastisitas tinggi. Namun serat karbon memiliki beberapa

kelebihan yaitu tahan terhadap lingkungan yang agresif, stabil pada suhu

tinggi, tahan terhadap abrasif dan relatif kaku dan tahan lebih lama.

C. Serat Keramik

Keramik memiliki satuan fiber antara Carbide Silicon (SiC) dan oksida

alumunium (Al₂O3). Satuan fiber ini memiliki nilai modulus elastistas

yang tinggi dan digunakan sebagai penguat logam dengan kerapatan.

D. Serat Kevlar 49

Kevlar 49 digunkan untuk bahan serat untuk polimer. Kevlar 49 memiliki

beberapa sifat antara lain :

a. Ringan

b. Kekakuan dan kekuatan yang tinggi.

c. Kerapatan yang rendah dan memberikan kekuatan spesifik terbesar

untuk sebuah jenis fiber yang ada.

Kevlar 49 yang banyak digunakan di industri adalah aerospace, marine

dan otomotif.

E. Serat Boron

Serat Boron terbuat dari silika berlapis grafit atau filamen karbon. Serat

ini memiliki modulus elastisitas yang tinggi, harga yang mahal dan

membutuhkan peralatan untuk menempatkan serat dalam matriks dengan

ketepataan (presisi) yang tinggi. Penggunaanya dibatasi pada komponen

peralatan industri pesawat terbang (Aerospace).

F. Logam

Filamen baja (kontinue atau tidak kontinyu) sering digunkan sebagai fiber

dalam plastik.


22

2.1.8 Kaidah Pencampuran Komposit (Rules of Mixture)

Dalam pemilihan bahan komposit, haruslah dipilih kombinasi yang

optimum dari sifat masing-masing bahan penyusunnya. Pencampuran dengan

kombinasi yang optimum akan menghasilkan komposit dengan unjuk kerja yang

baik pula. Sifat-sifat komposit ditentukan oleh phase matrik dan phase reinforcing

sebagai bahan penyusunnya, bentuk geometri bahan penyusunnya serta interaksi

antar phase penyusun komposit. Rongga udara (void), tidak merekatnya phase

reinforcing pada phase matrik (interface), rusak atau retaknya serat (crack) dan

adanya rongga antara phase reinforcing dan phase matrik (interphase) harus

dihindari.

Gambar 2. 10 Interface dan Interphase

Gambar 2. 11 (a) Crack (b) Interface

(Sumber : James A.J. dan Thomas F.K., Engenering Materials

Tecnology, Structure Processing, Properties and Selections)


23

Bahan komposit dibuat untuk memperbaiki sifat-sifat dari bahan

penyusunya. Komposit meningkatkan kekuatan tarik matrik dan mengurangi

regangan matrik. Komposit juga menurunkan kekuatan tarik serat dan

meningkatkan regangan serat. Serat yang bersifat getas tetapi memiliki kekuatan

tarik yang tinggi dipadukan dengan matrik yang memiliki kekuatan tarik rendah

dan regangan yang besar. Perpaduan tersebut menciptakan suatu bahan yang

memiliki sifat-sifat yang lebih baik. Perbaikan sifat-sifat inilah yang membuat

komposit banyak digunakan sebagai bahan yang digunakan dalam bidang teknik

dan industri. Perpaduan bahan-bahan terus dilakukan untuk mendapatkan bahan

baru yang mempunyai sifat-sifat lebih baik dari bahan-bahan yang sudah ada.

Berikut adalah rumus dan persamaan yang dapat digunakan dalam

perhitungan komposisi pencampuran komposit :

a. Massa Komposit (𝑚𝑐)

𝑚𝑐 = 𝑚𝑚 + 𝑚𝑟 ...................................................................................................(2.1)

Dengan: 𝑚𝑚 = massa matrik

𝑚𝑟 = massa reinforcing

b. Volume komposit (Vc)

𝑉𝑐 = 𝑉𝑚 + 𝑉𝑟 + 𝑉𝑣 .................................................................................................(2.2)

Dengan: Vm = volume matrik

Vr = volume reinforcing

Vv = volume voids (rongga, cacat)

c. Kerapatan komposit (ρc)

𝜌𝑐 =𝑚𝑐

𝑉𝑐=

𝑚𝑚

𝑉𝑐=

(𝜌𝑚×𝑉𝑚)+(𝜌𝑟×𝑉𝑟)

𝑉𝑐......................................(2.3)

Dengan: 𝜌𝑚 = kerapatan matrik

𝜌𝑟 = kerapatan reinforcing

atau:

𝜌𝑐 = (𝑓𝑚 × 𝜌𝑚) + (𝑓𝑟 × 𝜌𝑟).........................................(2.4)


24

Dengan = 𝑓𝑚 =𝑉𝑚

𝑉𝑐𝑑𝑎𝑛 𝑓𝑟 =

𝑉𝑟

𝑉𝑐

𝜌𝑐 =𝑚𝑐

𝑉𝑐=

𝑚𝑚+𝑚𝑚

𝑉𝑐=

(𝜌𝑚×𝑉𝑚)+(𝜌𝑟×𝑉𝑟)

𝑉𝑐...................(2.5)

d. Persentase Serat

Persentase serat =𝑉 𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡

𝑉 𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘𝑠 + 𝑉 𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑥 100%...................(2.6)

e. Persentase matriks

Persentase matriks = 𝑉 𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘𝑠

𝑉 𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘𝑠+ 𝑉 𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑥 100%...............(2.7)

f. Persentase katalis

Persentase Katalis =𝑉 𝑘𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑠

𝑉 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛 𝑥 100%..............................(2.8)

g. Standar Deviasi

𝑠 = √∑ (𝑥𝑖−𝑥)²𝑛

𝑖=1

𝑛−1..............................................................(2.9)

Dengan : s = Standar deviasi

n = ukuran sampel

xi = nilai x ke i

x = rata-rata

2.1.9 Metode Pembuatan Komposit

Metode pembuatan komposit dapat dilakukan dengan beberapa metode.

Beberapa metode yang sering digunakan adalah sebagai berikut :

1. Pencetakan Semprot (Spray up)

Proses pembuatan komposit dengan metode spray up ini dilakukan

dengan menggunakan alat penyemprot yang diisikan resin dan pengisinya.

Langkah selanjutnya adalah resin dan bahan pengisinya semprotkan

dengan alat penyemprot secara bersamaan kedalam cetakan kaca.


25

(sumber : http://adenholics.blogspot.co.id/2008/03/metode-dalam-

pembuatan-produk.html)

2. Pengemasan Vakum (Vaccum bagging)

Proses Pembuatan komposit pada metode ini menggunakan pompa

vaccum. Pompa vacuum berfungsi sebagai penghisap udara yang berada

didalam wadah tempat diletakkannya komposit yang akan dilakukan proses

pencetakan. Aplikasi yang sering digunakan dengan metode ini adalah

pembuatan kapal pesiar, komponen mobil balap dan pembuatan perahu.

(Sumber : http://adenholics.blogspot.co.id/2008/03/metode-dalam-

pembuatan-produk.html)

Gambar 2. 12 Pencetakan Semprot (Spray Up)

Gambar 2. 13 Pengemasan Vakum (Vaccum bagging)


http://adenholics.blogspot.co.id/2008/03/metode-dalam-pembuatan-produk.html




26

3. Pencetakan Tangan (Hand Lay up)

Proses pembuatan komposit dengan metode hand lay up ini adalah

pembuatan komposit dengan menggunakan lapisan demi lapisan hingga

didapat ketebalan yang ditentukan atau diinginkan. Lapisan tersebut

berisi resin dan bahan penguat (reinforcement), biasanya bahan penguat

yang sering digunakan adalah serat fiberglass dan serat alam. Setelah

didapatkan ketebalan yang diinginkan langkah selanjutnya adalah

mengunakan roller untuk dapat meratakan dan menghilangkan udara

yang terjebak diatasnya

(Sumber:https://netcomposites.com/guidetools/guide/manufactur

ing/wethand-lay-up/)

2.1.10 Pengujian Tarik

Kekuatan tarik (Tensile Stregth) suatu bahan ditetapkan dengan membagi

gaya maksimum dengan luas penampang mula-mula. Dimensinya sama dengan

tegangan. Kekuatan tarik ditetapkan berdasarkan luas penampang mula,

sedangkan sesungguhnya pada bahan ulet, luas penampang mengecil pada waktu

beban maksimum dilampaui (Van Vlack, 1991).

Pengujian tarik dilakuakan terhadap spesimen uji yang standar. Pada

bagian tengah dari batang uji merupakan bagian yang menerima tegangan. Pada

bagian ini diukur panjang batang uji, yaitu bagian yang dianggap mempunyai

Gambar 2. 14 Pencetakan Tangan (Hand Lay up)


https://netcomposites.com/guidetools/guide/manufacturing/wethand-lay-up/

https://netcomposites.com/guidetools/guide/manufacturing/wethand-lay-up/

27

pengaruh dari pembebanan, bagian inilah yang selalu diukur pada proses

pengujian. Cara pengujian tarik untuk menguji kekuatan tarik pada setiap

sepesimen adalah sebagai berikut :

1. Siapkan mesin Uji Tarik

2. Nyalakan mesin uji tarik dengan menekan tombol On.

3. Siapkan benda uji atau spesimen yang akan di uji.

4. Pasang benda uji pada grip (penjepit) atas dan bawah pada mesin uji

tarik

5. Kencangkan grip yang digunakan untuk mengencangkan spesimen.

6. Aturlah nilai beban sehingga berada di posisi nol.

7. Aturlah kecepatan uji (5mm/menit), tekan tombol start sebanyak 2 kali

kemudian jangan lupa tekan tombol down.

8. Lakukan pengujian tarik terhadap benda komposit dan komposit

selanjutnya hingga selesai dan mendapatkan kekuatan tarik rata-rata.

9. Setelah selesai matikan mesin uji tarik.

(Sumber : Rines : Proses Manufaktur, hal 58)

Gambar 2. 15 Kurva Regangan- Tegangan


28

Pada penelitian pengujian tarik pada komposit ini menggunakan standarisasi

ASTM (American soecty Tensile Matertials) D368-02a. Dibawah ini adalah

bentuk dan ukuran dari spesimen uji tarik :

(Sumber:http://classes.engr.oregonstate.edu)

2.1.11 Rumus Perhitungan Tegangan dan Regangan

Pada pengujian tarik yang dilakukan, hasilnya berupa print-out grafik

hubungan beban dan pertambahan panjang. Untuk dapat menghitung kekuatan tarik

dan regangan dari pengujian tersebut, maka menggunakan rumus sebagai berikut:

1. Tensile Strenght

Tensile strenght/kekuatan tarik dapat didefinisikan sebagai

gaya per unit luas material yang menerima gaya tersebut. Untuk dapat

Gambar 2. 16 Bentuk Spesimen Uji Tarik


http://classes.engr.oregonstate.edu/

29

memperoleh kekuatan tarik dari suatu material dapat dihitung

menggunakan persamaan 2.10

𝜎 =𝑃

𝐴 ..........................................................................(2.10)

Dengan: 𝜎 = kekuatan tarik (kg/𝑚𝑚2)

P = beban (kg)

A = luas penampang (𝑚𝑚2)= lebar x tebal

2. Tensile Strain

Tensiles strain adalah ukuran perubahan panjang suatu

material setelah dilakukan uji tarik, sehingga dari hasil pengujian tarik

dapat digunakan untuk mencari nilai regangana dari suatu material.

Untuk mencari tensile strain menggunakan persamaaan 2.11

𝜀 =∆𝐿

𝐿𝑜........................................................................(2.11)

Dengan: ε = regangan (%)

ΔL = pertambahan panjang (mm)

Lo = panjang mula-mula (mm)

3. Modulus Elastisitas (Young Modulus)

Modulus Elastisitas (Young Modulus) adalah perbandingan

antara tegangan (stress) dengan regangan (strain). Untuk mencari

modulus elastisitas menggunakan persamaan 2.12

𝐸 =𝜎

↋................................................................(2.12)

Dengan : E = modulus elastisitas (MPa)

σ = Tegangan (MPa)

↋ = Regangan (%)


30

2.1.12 Kerusakan Komposit

Pada umumnya ada tiga macam pembebanan yang menyebabkan

rusaknya suatu bahan komposit, yaitu pembebanan tarik akibat beban

longitudinal, kerusakan akibat beban tarik transversal dan kerusakan mikroskopik.

1. Kerusakan Akibat Beban Longitudinal

Pada bahan komposit yang akan diberi beban tarik searah serat,

keruskan bermula dari serat-serat yang patah pada penampang terlemah.

Semakin besar beban, akan semakin banyak pula serat yang patah. Pada

kebanyakan kasus, serat tidak patah sekaligus secara bersamaan. Apabila

serat yang patah semakin banyak, maka akan terjadi beberapa kemungkinan:

a. Bila serat mampu menahan gaya geser dan meneruskan ke serat

sekitar, maka serat yang patah akan semakin banyak. Hal ini akan

menimbulkan yang disebut retakan. Patahan yang terjadi disebut patah

getas (brittle failure).

b. Bila matrik tidak mampu menahan konsentrasi tegangan geser yang

timbul diujung, serat dapat terlepas dari matrik (debounding) dan

komposit akan rusak tegak lurus arah serat.

c. Kombinasi dari kedua tipe di atas, pada kasus ini terjadi di sembarang

tempat disertai dengan kerusakan matrik. Kerusakan yang terjadi

berupa patahan seperti sikat (brush type).

(sumber : Adiyono, 1996)

Gambar 2. 17 Kerusakan pada komposit akibat beban tarik longitudinal


31

2. Kerusakan Akibat Beban Tarik Transversal

Serat pada komposit yang mengalami pembebanan tegak lurus arah serat

(transversal), akan mengalami konsentrasi tegangan pada interface antar serat

dan matrik itu sendiri. Oleh karena itu, bahan komposit yang mengalami beban

transversal akan mengalami kerusakan pada interface. Kerusakan transversal ini

juga dapat terjadi pada komposit dengan jenis serat acak dan lemah dalam arah

transversal. Dengan demikian, kerusakan akibat beban tarik transversal terjadi

karena:

1. Kegagalan tarik matrik

2. Debounding pada interface antara serat dan matrik

Gambar 2. 18 Kerusakan Pada Komposit Akibat Beban Tarik Transversal

(sumber : Bambang Kismono Hadi, 2000:41)

3. Kerusakan Mikroskopik

Definisi kerusakan suatu bahan disesuaikan dengan kebutuhan. Beberapa

struktur dapat dianggap rusak apabila terjadi kerusakan total. Namun untuk

struktur tertentu, deformasi yang sangat kecil sudah dapat dianggap

sebagaikerusakan. Hal ini sangat dapat terjadi pada komposit. Pada bahan ini,

kerusakan internal mikroskopik dapat jauh terjadi sebelum kerusakan yang

sebernarnya terjadi. Kerusakan mikroskopik yang terjadi pada komposit dapat

berupa:


32

a. Patah pada serat (fiber breaking)

b. Retak mikro pada matrik (matrix micro crack)

c. Terkelupasnya serat dari matrik (debounding)

d. Terlepasnya lamina satu dengan yang lainnya (delamination)

Untuk melihat kerusakan ini maka harus menggunakan mikroskop, dan foto

mikro akan menunjukkan jenis-jenis kerusakannya. Karena kerusakan ini tidak

dapat dilihat oleh mata secara langsung, maka akan sulit menentukan kapan

dan dimana suatu komposit akan rusak. Oleh karena itu, suatu komposit

dikatakan mengalami kerusakan apabila kurva tegangan-regangan (didapat

dari pengujian tarik) tidak lagi linear, atau ketika bahan tersebut telah rusak

total. Hal ini berlaku baik pada komposit satu lapis (lamina) maupun laminat.

2.2. Tinjauan Pustaka

Rusman Nur Ichsan dan Mochamad Arif Irfa’i (2015) telah melakukan

penelitian yang berjudul “Pengaruh Susunan Lamina Komposit berpenguat serat E-

glass dan Serat Carbon Terhadap Kekuatan Tarik dengan Matriks Polyester”.

Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui kekuatan tarik rata-rata dari komposit

yang berpenguat serat E-glass dan serat carbon. Komposit ini menggunankan

variasi lapisan antara lain 3 lapisan serat E-glass dengan arah serat random, 3

lapisan serat E-glass dengan arah serat Woven Roving, 3 lapisan serat cabron dan

3 lapisan hibrid. Bahan yang digunakan sebagai matriks dalam penelitian tersebut

adalah resin Polister Yukalac 157 BTQN-EX dan menggunakan katalis jenis Methyl

Ethyl Keton Peroxide (MEKPO) sebagai bahan pengeras. Pengujian kekuatan tarik

menggunakan standar ASTM D3039-00. Dari hasil pengujian tarik yang dilakukan,

dapat disimpulkan bahwa kekuatan tarik tertinggi diperoleh komposit lamina serat

carbon dengan nilai 265,2 MPa, sedangkan nilai kekuatan tarik terendah didapatkan

pada komposit serat E-glass random/ arah serat acak dengan nilai 115, 01 MPa.

Selain itu, kekuatan tarik komposit dengan serat E-glass Woven Roving memiliki

nilai 196, 30 MPa dan serat hibrid memperoleh nilai 198, 25 MPa.


33

Aris Supriyanto (2005), telah melakukan penelitian yang berjudul “Pengaruh

Ketebalan Terhadap Kekuatan Tarik dan Regangan Komposit Serat Pisang”.

Penelitian ini membahas ketebalan komposit terhadap kekuatan tarik. Dalam

pembuatan komposit menggunakan cetakan kaca yang berukuran 26 x 15 x 2,5 cm.

Benda uji yang dibuat menggunakan fraksi berat 1%, 2%, 3% 4% dan 5 %. Benda

uji fraksi berat 2% dengan tebal 3 mm, 5 mm, 7 mm, 9 mm dan dibuat dengan

panjang 180 mm dan diameter 3 mm. Pembuatan benda uji komposit menggunakan

standarisasi ASTM D638-1. Dari hasil pengujian tarik dan analisis dapat

disimpulkan bahwa fraksi berat serat sangat mempengaruhi nilai dari kekuatan tarik

komposit. Kekuatan tarik tertinggi ada pada komposit dengan ketebalan 3 mm yaitu

sebesar 7,5 kg/mm2. Patahan yang terjadi pada spesimen setelah dilakukan

pengujian tarik adalah patah getas.

Kesimpulan dari kedua tinjauan pustaka diatas adalah komposisi antara jumlah

resin dan katalis sangat mempengaruhi kekuatan tarik dari bahan komposit tersebut.

Jumlah lapisan, tebal dan fraksi berat juga pun mempengaruhi dari kekuatan

tariknya.


34

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Skema Penelitian

Berikut adalah skema jalannya penelitian pada tugas akhir ini dapat dilihat

pada Gambar 3.1

Persiapan Bahan

Persiapan Bahan

Fiberglass (Anyam)

Fiberglass (Anyam)

1. Resin Polyester Yukalac C-108 B

Justus

2. Katalis MEPOXE

3. Resin Polyester Yukalac C-108 B

Justus

4. Katalis MEPOXE Pembuatan Komposit dengan variasi penambahan

persentase berat serat 23,0%, 27,2% dan 30,9%

Pembuatan Komposit dengan variasi penambahan

persentase serat 23,0%, 27,2% dan 30,9% Pembentukan Spesimen

Pembentukan Spesimen Pengujian Tarik

Pengujian Tarik Analisis Data

Analisis Data Kesimpulan

Gambar 3. 1

Skema

Jalanya

Penelitian

Gambar 3. 2

Cetakan

kaca 30 cm

x 50 cm x

Kajian Pustaka

Kajian Pustaka

Gambar 3. 1 Skema Jalanya Peneletian

Gambar 3. 1 Skema Jalanya Peneletian


35

3.2 Persiapan Penelitian

Sebelum melakukan penelitian, alat dan bahan yang dipergunakan untuk

pembuatan spesimen komposit dipersiapkan terlebih dahulu agar dapat

mempermudah pada proses jalanya penelitian sehingga dapat berjalan dengan

lancar dan sesuai dengan rencana.

3.2.1 Alat-Alat yang Digunakan

Alat-alat yang akan dipergunakan pada pembuatan spesimen uji tarik

komposit serat fiberglass menggunakan arah serat anyam dengan variasi

penambahan persentasee dan jumlah lapisan serat. Alat yang digunakan untuk

pembuatan komposit dan pengambilan data adalah sebagai berikut :

1. Cetakan Kaca

Pada proses pembuatan komposit dibutuhkan cetakan kaca yang

berfungsi sebagai tempat untuk mencetak benda uji komposit.

Cetakan kaca tersebut berukuran 30 cm x 50 cm x 0,5 cm. Cetakan

kaca dapat dilihat pada Gambar 3.2

Gambar 3. 2 Cetakan Kaca 30 cm x 50 cm x 0,5 cm


36

2. Timbangan Digital

Timbangan digital ini berfungsi sebagai alat yang digunakan

untuk menimbang berat serat. Timbangan digital dapat dilihat pada

Gambar 3.3

3. Gelas Ukur 1000 ml

Pada pembuatan benda uji komposit dibutuhkan gelas ukur yang

berfungsi untuk dapat mengukur pengukuran jumlah resin agar sesuai

dengan perhitungan komposisi yang telah ditentukan. Gelas ukur

dapat dilihat pada Gambar 3.4

Gambar 3. 4 Gelas Ukur 1000 mL

Gambar 3. 3 Timbangan Digital


37

4. Kuas

Kuas berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk membersihkan

kaca dari debu sebelum pencetakan komposit sehingga cetakan bersih

dari kotoran debu. Kuas dapat dilihat pada Gambar 3.5

5. Suntikan

Suntikan berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk

meneteskan katalis kedalam campuran resin agar sesuai dengan

perhitungan. Suntikan dapat dilihat pada Gambar 3.6

Gambar 3. 5 Kuas

Gambar 3. 6 Suntikan


38

6. Gunting

Gunting berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk memotong

serat fiberglass agar sesuai dengan ukuran cetakanya. Gunting dapat

dilihat pada Gambar 3.7

7. Spatula

Spatula berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk meratakan

resin pada cetakan serelah resin dituangkan kedalam cetakan. Spatula


Gambar 3. 7 Gunting

Gambar 3. 8 Spatula


39

8. Vernier Caliper

Vernier Caliper pada penelitian ini berfunsgsi sebagai alat ukur

yang digunakan untuk menggukur panjang, lebar dan ketebalan

spesimen sebelum dan setelah spesimen dilakuanan pengujian tarik.

Vernier caliper dapat dilihat pada Gambar 3.9

9. Sarung Tangan

Dalam proses pencetakan komposit kita harus menggunakan

sarung tangan. Fungsi dari sarung tangan ini adalah untuk

menghindari tangan agar tidak berkontak langsung dengan serat

fiberglass, karena serat ini dapat menimbulkan rasa gatal pada kulit

jika menyentuhnya. Sarung tangan dapat dilihat pada Gambar 3.10

Gambar 3.9 Vernier Caliper

Gambar 3. 10 Sarung Tangan


40

10. Masker

Masker berfungsi untuk melindungi hidung kita dari serat

fiberglass yang berterbangan sehingga tidak dapat masuk ke dalam

hidung. Masker dapat dilihat pada Gambar 3.11

11. Mesin Gerinda

Mesin gerinda tangan pada penelitian ini berfungsi sebagai alat

yang digunakan untuk memotong sepesimen komposit setelah

komposit dilepaskan dari cetakan. Spesimen yang di potong ukuranya

sesuai dengan standar ASTM D368-02a. Mesin gerinda tangan dapat

dilihat pada Gambar 3.12

Gambar 3. 11 Masker

Gambar 3. 12 Mesin Gerinda Tangan


41

12. Amplas

Amplas digunakan untuk menghaluskan benda uji dan

membantu untuk penjepitn benda uji agar tidak melusut. Amplas


13. Mesin Uji Tarik

Mesin Uji Tarik GOTECH KT-7010A2 TAIWAN,R.O.C,

milik Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. Mesin

ini digunakan untuk pengambilan data uji tarik. Mesin uji tarik dapat

dilihat pada Gambar 3.14 dan 3.15

Gambar 3. 13 Amplas

Gambar 3. 14 Mesin Uji Tarik (Beban 1 Ton)

Gambar 3. 7 Mesin Uji Tarik (Beban 5

Ton)Gambar 3. 8 Mesin Uji Tarik (Beban 1

Ton)


42

3.2.2 Bahan yang Digunakan

Bahan yang digunkan untuk membuat benda uji komposit berpenguat serat

fiberglass adalah sebagai berikut :

1. Serat Fiberglass

Serat yang digunakan dalam pembuatan komposit ini adalah

menggunakan serat fiberglass dengan orientasi serat anyam (Woven

Roving). Serat fiberglass dapat dilihat pada Gambar 3.16

Gambar 3. 15 Mesin Uji Tarik (Beban 5 Ton)

Gambar 3. 16 Fiberglass Woven Roving

Gambar 3. 9 Resin Polyester Yukalac C-108-B

JustusGambar 3. 10 Fiberglass Woven Roving


43

2. Resin Polyester Yukalac C-108 B Justus

Resin yang digunakan sebagai matriks dalam komposit ini adalah

menggunkan resin polyester dengan tipe Yukalac C-108 B Justus.

Resin dapat dilihat pada Gambar 3.17

3. Katalis

Katalis merupakan cairan yang digunakan pada saat proses

pencampuran bahan. Katalis berfungsi untuk mempercepat terjadinya

pengerasan terhadap campuran bahan yang telah dituangkan kedalam

cetakan pada saat proses pencetakan benda uji komposit. Katalis pada

komposit ini menggunakan katalais jenis MEPOXE (Methyl Ethyl

Ketone Peroxide). Katalis dapat dilihat pada Gambar 3.18

Gambar 3. 17 Resin Polyester Yukalac C-108-B Justus

Gambar 3. 18 Katalis MEPOXE


44

4. Release Agent

Release agent adalah bahan tambahan yang berfungsi sebagai

pelicin agar mempermudah melepaskan benda uji komposit dari

cetakan kaca. Release agent dapat dilihat pada Gambar 3.19

3.2.3 Perhitungan Komposisi komposit

Sebelum melakukan pencetakan benda uji komposit, terlebih dahulu

menghitung komposisi komposit yang ingin dibuat. Dengan penambahan

persentase dan jumlah lapisan serat sehingga komposit yang disusun sebanyak 4

- 6 lapisan serat dengan persentase komposisi 2,25 ml katalis dan 522,75 ml resin

berdasarkan volume cetakan. Perhitungan komposisi komposit ini menggunakan

persamaan 2.2. Berikut adalah perhitungan komposisi komposit :

1. Perhitungan Volume Serat setiap lapisanya

Massa Jenis serat E-Glass (ρ) = 𝑚

𝑉, dengan

Massa Jenis serat E-Glass (ρ) = 2,54 gr/cm³, (Callister,2007)

Vserat (Vs) = 𝑚

𝜌

Gambar 3. 19 Realese Agent (Mirror Glazez)


45

a. Volume serat 4 lapis

Massa serat : 397,6 gr (berat 4 lapis dengan ukuran sesuai

ukuran cetakan)

Vs =𝑚

𝜌=

397,6 𝑔𝑟

2,54 𝑔𝑟/𝑐𝑚³= 156,5 𝑐𝑚3 = 156,5 𝑚𝑙

b. Volume serat 5 lapis

Massa serat : 497 gr (berat 5 lapis dengan ukuran sesuai ukuran

cetakan)

Vs =𝑚

𝜌=

497 𝑔𝑟

2,54 𝑔𝑟/𝑐𝑚³= 195,7 𝑐𝑚3 = 195,7 𝑚𝑙

c. Volume serat 6 lapis

Massa serat : 596,6 gr (berat 6 lapis dengan ukuran sesuai

ukuran cetakan)

Vs =𝑚

𝜌=

596,6 𝑔𝑟

2,54 𝑔𝑟/𝑐𝑚³= 234,8 𝑐𝑚3 = 234,8 𝑚𝑙

2. Perhitungan Persentase Matriks

Volume resin + katalis = 522,75 ml + 2,25 ml = 525 ml

Persentase matriks = 𝑉 𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘𝑠

𝑉 𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘𝑠+ 𝑉 𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑥 100%

a. Persentase matrik 4 lapis =525 𝑚𝑙

525 𝑚𝑙+156,5 𝑚𝑙 𝑥 100% = 77,0%

b. Persentase matriks 5 lapis =525 𝑚𝑙

525 𝑚𝑙+195,7𝑚𝑙𝑥 100% = 72,8%

c. Persentase matriks 6 lapis =525 𝑚𝑙

525 𝑚𝑙+234,8𝑚𝑙𝑥 100% = 69,1%

3. Perhitungan Persentase Serat

Persentase serat 𝑉 𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡

𝑉 𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘𝑠 + 𝑉 𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑥 100%

a. Persentase serat 4 lapis =156,5 𝑚𝑙

525 𝑚𝑙+156,5 𝑚𝑙𝑥 100% = 23,0%


46

b. Persentase serat 5 lapis=195,7 𝑚𝑙

525 𝑚𝑙+195,7 𝑚𝑙𝑥 100% = 27,2%

c. Persentase serat 6 lapis =234,8 𝑚𝑙

525 𝑚𝑙+234,8 𝑚𝑙𝑥 100% = 30,9%

4. Perhitungan Persentase Katalis

Persentase Katalis =𝑉 𝑘𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑠

𝑉 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛 𝑥 100%

Persentase Katalis =2,25 𝑚𝑙

522,75 𝑚𝑙= 0,4%

3.2.4 Pembuatan Komposit

Pada proses pembuatan komposit dengan menggunakan serat fiberglass

menggunakan arah serat anyam (woven roving) dengan variasi lapisan serat.

Komposit ini dibuat menggunakan metode hand lay up dengan ukuran spesimen

dibuat menggunakan standarisasi ASTM D638-02a. Pada setiap variasi lapisan

dibutuhkan 5 buah benda uji, sehingga jumlah keseluruhan benda uji adalah 20

buah. Dibawah ini adalah langkah-langkah yang digunakan untuk membuat

komposit serat fiberglass dengan metode (hand lay-up) :

1. Alat dan bahan yang digunakan untuk membuat komposit

dipersiapkan terlebih dahulu seperti cetakan kaca, gunting, serat

fiberglass, katalis, resin polyester tipe Yukalac C-108-B Justus dan

lain-lain.

2. Cetakan kaca dibersihkan terlebih dahulu dari debu dengan

menggunakan kuas.

3. Release agent dioleskan pada permukaan cetakan kaca hingga

merata dan tutup cetakan hingga rata.

4. Resin dan Katalis dituang kedalam gelas ukur sesuai dengan

perhitungan komposisi komposit. Setelah itu campuran resin dan

katalis ini diaduk hingga merata, selama 2-3 menit.

5. Campuran resin dan katalis dituang kedalam cetakan kaca dengan

urutan resin kemudian dilapisi serat setelah itu serat dilapisi dengan

resin lagi, dan itu dilakukan hingga 4-6 lapis.


47

6. Setelah resin dioleskan pada permukaan cetakan kaca kemudian

dilapisi oleh lapisan serat fiberglass yang pertama lalu serat dilapisi

kembali dengan resin hingga merata. Hal itu dilakukan hingga

lapisan yang ke enam.

7. Setelah komposit dicetak dengan cetakan kaca, kemudian komposit

dikeringkan dibawah sinar matahari hingga benar-benar kering.

8. Setelah komposit benar-benar kering, lalu dikeluarkan dari cetakan

menggunanakan spatula

9. Komposit yang sudah dikeluarkan dari cetakan dibentuk sesuai

dengan ukuran standar ASTM D638-02a.

3.2.5 Standar Benda Uji dan Ukuran Benda Uji

Benda uji dibuat dengan menggunakan standarisasi ASTM D638-02a

yang dapat dilihat pada gambar 3.20

3.2.6 Cara Pengujian Tarik

Setelah komposit dibentuk menjadi benda uji sesuai dengan standar

ASTM D638-02a, kemudian spesimen akan diuji dengan menggunakan mesin

pengujian tarik. Pengujian tarik ini bertujuan untuk dapat mengetahui kekuatan

tarik rata-rata dan regangan dari setiap variasi lapisan yaitu variasi 4 lapis, 5

Gambar 3. 20 Spesimen ASTM D638-02a


48

lapis dan 6 lapis. Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam pengujian

tarik adalah sebagai berikut :

1. Benda Uji yang sudah berbentuk sesuai dengan standar dipersiapkan

terlebih dahulu.

2. Kertas milimeter blok dipasang pada printer.

3. Benda uji dipasang pada grip (penjepit) atas dan bawah pada mesin

uji tarik dengan menaikkan atau menurukan grip bagian bawah,

sehingga benda uji berada pada posisi grip dengan tepat dan betul-

betul vertikal.

4. Lalu grip dikencangkan, tetapi jangan terlalu keras karena dapat

merusak permukaan benda uji.

5. Pemasangan extensometer pada benda uji dan nilai elongationnya

diatur menjadi nol.

6. Nilai beban diatur sehingga berada di posisi nol.

7. Kecepatan uji diatur (5mm/menit) dan tombol start ditekan sebanyak

2 kali kemudian jangan lupa tekan tombol down.

8. Setelah semua siap, kemudian pengambilan data dengan pengujian

tarik dapat dimulai.

9. Data pertambahan panjang atau elongasi diukur dengan vernier

caliper.


49

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian

Penelitian komposit ini menggunakan serat fiberglass arah serat anyam

sebagai penguatnya (reinforcement) dan menggunakan resin polyester tipe

Yukalac C-108-B Justus sebagai pengikat (matriks). Pada awalnya peneliti ini

mengacu pada standarisasi ASTM D368-02a akan tetapi pada prosesnya

mengalami terjadi sedikit perbedaan ukuran dalam pembuatanya. Setelah data

diperoleh dari hasil pengujiian tarik, kemudian data diolah sehingga dapat dibuat

menjadi bentuk diagram.

4.2 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik

4.2.1 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik Matriks

Pada pengujian ini spesimen yang di uji adalah komposit menggunakan

serat fiberglass arah serat anyam dengan variasi penambahan persentase serat

4 lapis 23,0%, serat 5 lapis 27,2% dan serat 6 lapis 30,9%. Dari hasil pengujian

tarik matriks polyester tipe Yukalac C-108-B Justus didapatkan sifat-sifat

mekanik yaitu kekuatan tarik, regangan dan modulus elastistas.

Berikut ini adalah contoh perhitungan yang digunakan pada penelitian ini :

a. Sebelum dilakukan perhitungan kekuatan tarik pada spesimen, luas

penampang spesimen harus dicari terlebih dahulu, dengan cara :

A = lebar x Tebal

= 17 x 3

= 51 mm²

Kekuatan Tarik = 𝐵𝑒𝑏𝑎𝑛 (P)

𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 (𝐴)=

127,3

51 = 2,49 (𝑘𝑔/𝑚𝑚²)

σ = 127,3 𝑥 9,81

51 = 24,49 (Mpa)

b. Setelah diperoleh nilai elongasi atau pertambahan panjang, maka dapat

dicari nilai regangan menggunakan cara sebagai berikut :


50

∆L = Pertambahan panjang = 2,1 mm

Lo = Panjang mula-mula =72 mm

Regangan (↋) = 𝑃𝑒𝑟𝑡𝑎𝑚𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑃𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 (∆𝐿)

𝑃𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑀𝑢𝑙𝑎−𝑚𝑢𝑙𝑎 (𝐿𝑜) x 100%

= 2,1

72 𝑥 100%

= 2,92%

c. Setelah diperoleh nilai regangan, maka dapat dicari nilai modulus

elastisitas dengan cara sebagai berikut :

E =𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 (𝜎)

𝑅𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 (↋)=

24,49

2,92 = 8,40 𝑀𝑃𝑎

Dengan (σ) adalah tegangan dan (↋) adalah regangan yang diambil dari

nilai yang berada pada UTS (titik puncak patahan).

Dari hasil contoh perhitungan matriks polyester tipe Yukalac C – 108 -

B Justus diatas, maka data dan perhitungan matriks dapat dilihat pada Tabel 4.1

- 4.4

Tabel 4. 1 Dimensi Matriks Polyester Yukalac C-108-B Justus

No Spesimen L total Lo (mm) L

(mm)

lebar

(mm)

tebal

(mm)

1 A1 195 72 74,1 17 3

2 A2 195 72 73,9 17 3

3 A3 195 72 74,4 17 3

4 A4 195 72 73,7 17 3

5 A5 195 72 73,9 17 3

Rata-rata 195 72 74,0 17 3


51

Tabel 4. 2 Kekuatan Tarik Matriks Polyester Yukalac C-108-B Justus

Spesimen A (mm²) Beban (kg) Kekuatan Tarik (Mpa)

A1 51 127,3 24,49

A2 51 145,5 27,99

A3 51 130,3 25,06

A4 51 132,6 25,51

A5 51 133 25,58

Rata-rata 51 133,7 25,73

Tabel 4. 3 Regangan Matriks Polyester Yukalac C-108-B Justus

Spesimen Lo (mm) L (mm) Elongasi (mm) Regangan (%)

A1 72 74,1 2,1 2,92

A2 72 73,9 1,9 2,64

A3 72 74,4 2,4 3,33

A4 72 73,7 1,7 2,36

A5 72 73,9 1,9 2,64

Rata-rata 72 74,0 2,0 2,78

Tabel 4. 4 Modulus Elastisitas Matriks Polyester Yukalac C-108-B Justus

Spesimen Kekuatan Tarik

(Mpa) Regangan (%) Modulus

Elastisitas (MPa)

A1 24,49 2,92 8,40

A2 27,99 2,64 10,61

A3 25,06 3,33 7,52

A4 25,51 2,36 10,80

A5 25,58 2,64 9,69

Rata-rata 25,73 2,78 9,40


52

Dari data dan perhitungan pengujian tarik diatas, maka dapat dibuat

diagram kekuatan tarik, regangan dan modulus elastisitas matriks polyester

Yukalac C-108-B. Diagram tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.1 – 4.3

Gambar 4. 1 Diagram Kekuatan Tarik Matriks Polyester Yukalac C-108-B

Justus

Gambar 4. 2 Diagram Regangan Matriks Polyester Yukalac C-108-B

Justus

24,49

27,99

25,06 25,51 25,58 25,73

0

5

10

15

20

25

30

A1 A2 A3 A4 A5 Rata-rata

Kek

uat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

2,92

2,64

3,33

2,36

2,642,78

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5


Reg

angan

(%

)

Spesimen


53

4.2.2 Hasil Pengujian Benda Uji Komposit

Data pengujian tarik dan perhitungan kekuatan tarik, regangan dan

modulus elastisitas komposit serat fiberglass arah serat anyam (Woven

Roving) dengan variasi 4 lapis dapat dilihat pada Tabel 4.5 - 4.8

Tabel 4. 5 Dimensi Komposit Fiberglass 4 Lapis

No Spesimen L total

(mm)

Lo

(mm) L (mm)

lebar

(mm)

tebal

(mm)

1 B1 195 72 79,9 16,4 3,8

2 B2 195 72 80,3 16,4 3,8

3 B3 195 72 82,4 16,4 3,8

4 B4 195 72 79,3 16,4 3,8

5 B5 195 72 80,6 16,4 3,8

Rata-rata 195 72 80,5 16,4 3,8

Gambar 4. 3 Diagram Modulus Elastisitas Matriks Polyester Yukalac C-108-B

Justus

8,40

10,61

7,52

10,80

9,69 9,40

0

2

4

6

8

10

12


Mod

ulu

s E

last

isit

as

(MP

a)

Spesimen


54

Tabel 4. 6 Kekuatan Tarik Komposit Fiberglass 4 Lapis

Kode Spesimen A (mm²) Beban (kg) Kekuatan Tarik (Mpa)

B1 61,8 799,7 126,94

B2 61,8 787,8 125,05

B3 61,8 838,4 133,09

B4 61,8 782,8 124,26

B5 61,8 810,5

128,66

Rata-rata 61,8 803,8 127,60

Tabel 4. 7 Regangan Komposit Fiberglass 4 Lapis

Tabel 4. 8 Modulus Elastisitas Komposit Fiberglass 4 Lapis


diagram kekuatan tarik, regangan dan modulus elastisitas kompoit fiberglass

dengan variasi 4 lapis. Diagram dapat dilihat pada Gambar 4.4 - 4.6


B1 72 79,9 7,9 10,97

B2 72 80,3 8,3 11,53

B3 72 82,4 10,4 14,44

B4 72 79,3 7,3 10,14

B5 72 80,6 8,6 11,94

Rata-rata 72 80,5 8,5 11,81


(Mpa)

Regangan

(%)

Modulus Elastisitas

(MPa)

B1 126,94 10,97 11,57

B2 125,05 11,53 10,85

B3 133,09 14,44 9,21

B4 124,26 10,14 12,26

B5 128,66 11,94 10,77

Rata-rata 127,60 11,81 10,93


55

Gambar 4. 4 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Fiberglass 4 Lapis

Gambar 4. 5 Diagram Regangan Komposit Fiberglass 4 Lapis

126,94 125,05133,09

124,26128,66 127,60

0

20

40

60

80

100

120

140

B1 B2 B3 B4 B5 Rata-rata

Kek

uat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

10,9711,53

14,44

10,14

11,94 11,81

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0


Reg

angan

(%

)

Spesimen


56


modulus elastisitas komposit serat fiberglass arah serat anyam (Woven Roving)

dengan variasi 5 lapis dapat dilihat pada Tabel 4.9 - 4.12


No Spesimen L total

(mm)

Lo

(mm)

L

(mm)

lebar

(mm)

tebal

(mm)

1 C1 195 72 82,9 16,2 3,9

2 C2 195 72 77,2 16,2 3,9

3 C3 195 72 79,4 16,2 3,9

4 C4 195 72 77,5 16,2 3,9

5 C5 195 72 78,1 16,2 3,9

Rata-rata 195 72 79,0 16,2 3,9

Gambar 4. 6 Diagram Modulus Elastisitas Komposit Fiberglass 4 Lapis

11,5710,85

9,21

12,26

10,77 10,93

0

2

4

6

8

10

12

14


Modulu

s E

last

isit

as (

MP

a)

Spesimen


57



C1 63,2 951,5 147,74

C2 63,2 911,4 141,51

C3 63,2 808,2 125,49

C4 63,2 822,5 127,71

C5 63,2 990,1 153,73

Rata-rata 139,24

Standar Deviasi 12,19

Data Tertinggi 151,43

Data Terendah 127,05

Rata-rata yang sudah di standar deviasi 138,99



C1 72 82,9 10,9 15,14

C2 72 77,2 5,2 7,22

C3 72 79,4 7,4 10,28

C4 72 77,5 5,5 7,64

C5 72 78,1 6,1 8,47

Rata-Rata 72 79,0 7,02 10,00



(Mpa) Regangan (%) Modulus Elastisitas

(MPa)

C1 147,74 15,14 9,76

C2 141,51 7,22 19,59

C3 125,49 10,28 12,21

C4 127,71 7,64 16,72

C5 153,73 8,47 18,15

Rata-rata 138,99 10,00 15,36

Keterangan : Kolom yang berwarna biru adalah data yang tereliminasi dari

standar deviasi.


58

Setelah dilakukan seleksi data menggunakan standar deviasi pada data

pengujian tarik komposit fiberglass arah serat anyam dengan variasi 5 lapis,

maka didapatkan data yang dapat dilihat pada Tabel 4.13


Fiberglass 5 Lapis yang sudah di standar deviasi



(MPa)

C1 147,74 15,14 9,76

C2 141,51 7,22 19,59

C4 127,71 7,64 16,72

Rata-Rata 138,99 10,00 15,36


diagram kekuatan tarik, regangan dan modulus elastisitas komposit fiberglass

dengan variasi 5 lapisan. Diagram dapat dilihat pada Gambar 4.7 – 4.9


147,74141,51

127,71138,99

0

20

40

60

80

100

120

140

160

C1 C2 C4 Rata-Rata

Kek

uat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen


59


modulus elastisitas komposit fiberglass arah serat anyam (Woven Roving)

dengan variasi 6 lapis dapat dilihat pada Tabel 4.14 - 4.16

9,76

19,59

16,7215,36

0

5

10

15

20

25

C1 C2 C4 Rata-Rata

Modulu

s E

last

isit

as (

MP

a)

Spesimen


15,14

7,227,64

10,00

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

C1 C2 C4 Rata-Rata

Reg

anga

n (

%)

Spesimen




60


No Spesimen L total

(mm)

Lo

(mm)

L

(mm)

lebar

(mm)

tebal

(mm)

1 D1 195 72 74,7 15,2 4

2 D2 195 72 75,3 15,2 4

3 D3 195 72 77,7 15,2 4

4 D4 195 72 77,1 15,2 4

5 D5 195 72 77,6 15,2 4

Rata-rata 195 72 76,5 15,2 4



D1 60,8 1138,36 183,67

D2 60,8 1050,89 169,56

D3 60,8 1189,76 191,97

D4 60,8 1116,1 180,08

D5 60,8 1336,38 215,62

Rata-rata 188,18

Standar Deviasi 17,3

Data Tertinggi 205,48

Data Terendah 170,88

Rata-rata yang sudah di standar deviasi 185,24



D1 72 74,7 2,70 3,75

D2 72 75,3 3,30 4,58

D3 72 77,7 5,70 7,92

D4 72 77,1 5,10 7,08

D5 72 77,6 5,60 7,78

Rata-rata 72 76,5 4,48 6,25


61


Kode Spesimen Kekuatan Tarik


(MPa)

D1 183,67 3,75 48,98

D2 169,56 4,58 36,99

D3 191,97 7,92 24,25

D4 180,08 7,08 25,42

D5 215,62 7,78 27,72

Rata-rata 185,24 6,25 32,88

Keterangan : Kolom yang berwarna biru adalah data yang tereliminasi dari

standar deviasi.

Setelah dilakukan seleksi data menggunakan standar deviasi pada data

pengujian tarik komposit fiberglass arah serat anyam dengan variasi 5 lapis,

maka didapatkan data yang dapat dilihat pada Tabel 4.18


Fiberglass 6 Lapis setelah di standar deviasi

Kode Spesimen Kekuatan Tarik


(MPa)

D1 183,67 3,75 48,98

D3 191,97 7,92 24,25

D4 180,08 7,08 25,42

Rata-Rata 185,24 6,25 32,88


diagram kekuatan tarik, regangan dan modulus elastisitas komposit fiberglass

dengan variasi 6 lapis. Diagram dapat dilihat pada Gambar 4.10 - 4.12


62


183,67191,97

180,08 185,24

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

D1 D3 D4 Rata-Rata

Kek

uat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen


3,75

7,92

7,08

6,25

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

D1 D3 D4 Rata-Rata

Reg

angan

(%

)

Spesimen


63

4.2.3 Hasil Rata-Rata Pengujian Tarik Matrik dan Komposit

Berikut adalah hasil rata-rata kekuatan tarik, regangan dan modulus

elastisitas matriks dengan variasi penambahan persentase serat dan jumlah

lapisan komposit fiberglass. Perbandingan nilai rata-rata dapat dilihat pada

Tabel 4.9

Tabel 4. 19 Nilai Rata-Rata KekuatanTarik, Regangan dan Modulus Elastisitas

Komposit Fiberglass pada setiap variasi

No Jumlah Lapisan

Nilai Rata-Rata

Kekuatan Tarik

(MPa)

Regangan

(%)

Modulus

Elastisitas (MPa)

1 Matriks Polyester 25,73 2,78 9,40

2 4 Lapis 127,60 11,81 10,93

3 5 Lapis 138,99 10 15,36

4 6 Lapis 185,24 6,25 32,88

48,98

24,25 25,42

32,88

0

10

20

30

40

50

60

D1 D3 D4 Rata-Rata

Modulu

s E

last

isit

as (

MP

a)

Spesimen



64

Dari hasil rata-rata perhitungan kekuatan tarik pada tabel 4.19, maka

didapatkan diagram rata-rata kekuatan tarik, regangan dan modulus elastisitas.

Diagram rata-rata tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.13 – 4.15

Gambar 4. 13 Diagram Kekuatan Tarik Rata-Rata Komposit Fiberglass pada

setiap Variasi

Gambar 4. 14 Diagram Regangan Rata-Rata Komposit Fiberglass pada setiap

Variasi

25,73

127,60138,99

185,24

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Matriks Polyester 4 Lapisan 5 Lapisan 6 Lapisan

Kek

uat

an T

arik

(M

Pa)

Variasi

2,78

11,81

10

6,25

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0


Reg

angan

(%

)

Variasi


65

4.3 Pembahasan

Pada proses pembuatan komposit ini menggunganakan metode hand lay-

up. Komposit dibuat menggunakan serat fiberglass arah serat anyam (woven

roving) dengan variasi penambahan persentase serat 4 lapis 27,0%, serat 5 lapis

27,2%, serat 6 lapis 30,9% dan matriks yang digunakan adalah polyester tipe

Yukalac C-108-B Justus dan Katalis MEPOXE. Persentase volume resin yang

digunakan pada lapissan serat adalah 522,75 ml dan volume katalisnya adalah 2,25

ml pada setiap variasi.

Dari Gambar 4.1 diperoleh nilai kekuatan tarik rata-rata matriks adalah

sebesar 25,73 Mpa. Data tertinggi kekuatan tarik matrik pada spesimen A2 yaitu

sebesar 27,99 Mpa, sedangkan nilai terendah terdapat pada spesimen A1 yaitu

dengan nilai 24,49 Mpa. Dari Gambar 4.2 diperoleh nilai rata-rata regangan pada

matriks adalah 2,78%. Data tertinggi regangan terdapat pada spesimen A3 dengan

nilai 3,33% dan data terendah terdapat pada spesimen A4 dengan nilai 2,36%.

Dari Gambar 4.3 diperoleh nilai rata-rata modulus elastisitas matriks adalah

sebesar 9,40 Mpa. Data tertinggi modulus elastisitas terdapat pada spesimen A4

9,4010,93

15,36

32,88

0

5

10

15

20

25

30

35


Mo

du

lus

Ela

stis

itas

(M

Pa)

Variasi

Gambar 4. 15 Diagram Modulus Elastisitas Rata-Rata Komposit

Fiberglass pada setiap Variasi


66

dengan nilai 10,80 Mpa, sedangkan data terendah terdapat pada spesimen A3

dengan nilai 7,52 Mpa.

Dari Gambar 4.4 diperoleh nilai kekuatan tarik rata-rata komposit

fiberglass dengan variasi 4 lapis adalah sebesar 127,60 Mpa. Data tertinggi

terdapat pada spesimen B3 dengan nilai kekuatan tarik sebesar 133,09 Mpa dan

data terendah terdapat pada spesimen B4 dengan nilai 124,26 Mpa. Dari Gambar

4.5 diperoleh nilai regangan rata-rata pada komposit fiberglass dengan variasi 4

lapis adalah sebesar 11,81%. Data tertinggi terdapat pada spesimen B3 dengan

nilai regangan sebesar 14,44% dan data terendah terdapat pada spesimen B4

dengan nilai 10,14%. Dari Gambar 4.6 diperoleh nilai modulus elastisitas rata-

rata komposit fiberglass dengan variasi 4 lapis adalah sebesar 10,93 Mpa. Data

terbesar terdapat pada spesimen B4 dengan nilai modulus elastisitas sebesar

12,26 MPa dan data terkecil terdapat pada spesimen B3 dengan nilai 9,21 MPa.

Dari Gambar 4.7 diperoleh nilai kekuatan tarik rata-rata pada komposit

fiberglass dengan variasi 5 lapis adalah sebesar 138,99 MPa. Data tertinggi

terjadi pada spesimen C1 dengan nilai kekuatan tarik sebesar 147,74 MPa dan

data terendah terjadi pada spesimen C4 dengan nilai 127,71 MPa. Dari Gambar

4.8 diperoleh nilai regangan rata-rata pada komposit serat fiberglass dengan

variasi 5 lapis adalah sebesar 10,0%. Data tertinggi terjadi pada spesimen C1

dengan nilai regangan sebesar 15,14% dan data terendah terjadi pada spesimen

C2 dengan nilai regangan sebesar 7,22%. Dari Gambar 4.9 diperoleh nilai rata-

rata modulus elastisitas pada komposit serat fiberglass dengan variasi 5 lapisan

adalah sebesar 15,36 MPa. Data terbesar terjadi pada spesimen C2 dengan nilai

modulus elastisitas sebesar 19,59 MPa dan nilai terendah terjadi pada spesimen

C1 dengan nilai 9,76 MPa.

Dari Gambar 4.10 diperoleh nilai kekuatan tarik rata-rata komposit

fiberglass dengan variasi 6 lapis adalah sebesar 185,24 Mpa. Data tertinggi

terdapat pada spesimen D3 dengan nilai kekuatan tarik sebesar 191,97 Mpa dan

data terendah terdapat pada spesimen D4 dengan nilai 180,08 Mpa. Dari Gambar

4.11 diperoleh nilai regangan rata-rata pada komposit fiberglass dengan variasi


67

4 lapis adalah sebesar 6,25%. Data tertinggi terdapat pada spesimen D3 dengan

nilai regangan sebesar 7,92% dan data terendah terdapat pada spesimen D1

dengan nilai 3,75%. Dari Gambar 4.12 diperoleh nilai modulus elastisitas rata-

rata komposit fiberglass dengan variasi 6 lapis adalah sebesar 32,88 Mpa. Data

terbersar terdapat pada spesimen D1 dengan nilai modulus elastisitas sebesar

48,98 MPa dan data terkecil terdapat pada spesimen D3 dengan nilai 24,25 MPa.

Dari Gambar 4.13 dapat dilihat bahwa kekuatan tarik komposit rata-rata

fiberglass pada 4 lapis sebesar 127,60 MPa, 5 lapis sebesar 138,99 MPa dan 6

lapis sebesar 185,24 MPa. Kekuatan tarik pada lapis 5 dan 6 mengalami

peningkatan. hal ini disebabkan karena adanya penambahan tebal dari spesimen

pada lapis 5 dan 6. Selain itu juga disebabkan oleh penambahan jumlah lapisan

sehingga serat yang diikat oleh matriks menjadi lebih banyak, hal itu yang

membuat kekuatan dari komposit itu semakin bertambah. Nilai regangan rata-

rata 4 lapis adalah 11,81%, 5 lapis sebesar 10,0% dan 6 lapis sebesar 6,25%.

Regangan pada lapis 5 dan 6 mengalami penurunan. Hal ini disebabkan karena

dilihat dari penelitian yang lapis 1-3 mengalami peningkatan dan regangan

tertinggi berada pada komposit fiberglass pada lapisan 4.

Dari variasi penambahan persentase serat dan jumlah lapisan sangat

mempengaruhi nilai beban tariknya. Semakin bertambah jumlah lapisan maka

semakin bertambah pula beban tariknya. Hal ini dikarenakan semakin banyak

jumlah lapisan maka serat yang diikat oleh matriks akan semakin banyak, jadi

ikatan yang dihasilkan antara serat dengan matriks menjadi semakin kuat dan

beban tariknya juga semakin meningkat. Selain itu tebal dari spesimen juga

mempengaruhi terhadap beban tariknya, karena semakin tebal sepesimen maka

luas penampangnya menjadi semakin besar. Dengan semakin besar luas

penampang, beban tarik yang dihasilakan juga semakin besar sehingga menjadi

semakin kuat.


68

Gambar patahan pada spesimen komposit fiberglass polyester dengan

variasi 4 - 6 lapis dapat dilihat pada Gambar 4.17 – 4.20

Gambar 4. 16 Patahan Spesimen Matriks Polyester

Gambar 4. 17 Patahan Spesimen Komposit Fiberglass 4 Lapis


69




70

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan, maka penulis dapat menarik kesimpulan

sebagai berikut :

a. Nilai kekuatan tarik pada matriks adalah sebesar 25,73 MPa. Kekuatan

tarik komposit fiberglass dengan 4 lapis adalah sebesar 127,60 MPa.

Kekuatan tarik komposit fiberglass dengan 5 lapis adalah 138,99 MPa dan

komposit fiberglass dengan 6 lapis adalah 185,24 MPa. Jadi dapat

disimpulkan bahwa semakin banyak jumlah lapisan maka kekuatan

tariknya semakin meningkat.

b. Nilai regangan yang dihasilkan sangat bervariasi namun tidak dapat

dipastikan bahwa itu pengaruh jumlah lapisan. Regangan pada matriks

sebesar 2,78%. Regangan komposit fiberglass dengan 4 lapis sebesar

11,81%, komposit fiberglass dengan 5 lapis sebesar 10,0% dan komposit

fiberglass dengan 6 lapis sebesar 6,25%.

c. Nilai modulus elastisitas yang dihasilkan pun mengalami peningkatan

seriiring dengan semakin banyak jumlah lapisanya. Regangan plastis yang

dihasilkan pada matriks adalah sebesar 9,40 MPa, komposit fiberglass

degan 4 lapis sebesar 10,93 MPa, komposit fiberglass dengan 5 lapis

sebesar 15,36 MPa dan komposit fiberglass dengan 6 lapis sebesar 32,88

MPa.


71

5.2 Saran

Pada proses penelitian yang telah dilakukan, masih banyak kesalahan yang

terjadi, oleh karena itu penulis ingin memberikan saran dan masukan yang

berfungsi untuk menyempurnkan penelitian selanjutnya. Adapun saranya sebagai

berikut :

a. Pada saat pencampuran resin dengan katalis harus diperhatikan baik-baik.

Campuran resin dan katalis harus diaduk secara perlahan hingga merata.

b. Pada saat pembuatan komposit harus diberikan tekanan, hal ini

dimaksudkan untuk mengurangi terjadinya void.

c. Dalam pembuatan komposit perlu dilakukan penimbangan serat agar

didapatkan hasil data yang valid.

d. Pada saat melakukan pengujian tarik spesimen yang diuji harus dipasang

tegak lurus, supaya benda uji benar-benar ditarik tegak lurus dan tidak

meleset.


72

DAFTAR PUSTAKA

Adiyono, Aloysius Lilik. (1996). Pengaruh Suhu Curing terhadap Komposit

Polimer. FST. Universitas Sanata Dharma.

Annual Hand Book ASTM D 638-2a. “Standart Test for Tensile Properties of

Plastics”. Philadelphia, PA : American Society for Testing and Material.

Bismarck, A, Askargorta I.A., Lamphe, T.,Wielaye, B., Stamboulis,

A.,Skenderovich, I., Limbach, H.H., (2002). Surface Characterization of

Flax, Hemp and Celluosa Fibers: Surface Propertiesand the Water Uptake

Behavior, Journal Polymer Composite Vol 23, no. 5.

Diharjo, K., dan Triyono, T., (2000). Buku Pegangan Material Teknik. Universitas

Sebelas Maret, Surakarta.

Gibson, Ronald F. (1994). Principles of Composite Material Mechanics. New

York: Mc Graw Hill Inc.

Ichsan, Rusman Nur dan Irfa’i, Moch Arif. (2015). Pengaruh Susunan Lamina

Komposit Berpenguat Serat E-Glass dan Serat Carbon Terhadap

Kekuatan Tarik Dengan Matriks Polyester. Jurusan Teknik Mesin,

Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya.

Jones, R. M. (1975). Mechanics of Composite Materials. Mc Graw Hill, New York.

Jones, R. M. (1999). Mechanics of Composite Materials Seconds Editions.

Blacksbrug : Taylor & Francis.

Kaw, A. K. (1997). Mechanics of Composite Materials. CRC.Press. New York.

Kismono Hadi, Bambang. (2000). Mekanika Struktur Komposit, November


73

Widjarnako, Emanuel Mario. (2017). Karakteristik Kekuatan Komposit Serat Kulit

Pohon Sonokeling Dengan Variaisi Jumlah Lapisan Serat Pada Matriks

Polyester. FST. Universitas Sanata Dharma

Matthews, F.L., Rawlings, RD. (1993). Composite Material Engineering And

Science, Imperial College Of Science, Technology And Medi-cine,

London, UK.

Nayiroh, Nurun. (2013). “Teknologi Material Komposit”. Lecture Material.

Malang: Universitas Islam Negeri Malang.

Rines. (2009). Proses Manufaktur. Yogyakarta. Penerbit Andi.

Saputra, Ariel Tirza Edy. (2017). Sifat Mekanik Komposit Partikel Cangkang

Kerang Bermatriks Poliester Justus 108 Menggunakan Fraksi Volume

10%, 20% dan 30%. FST. Universitas Sanata Dharma.

Schwartz, M.M. (1984). Composite Materials Handbook. Mc. Graw-Hill Inc New

York.

Shackelford, J. F., Introduction to Materials Sciennce For Engineers, Prentice Hall

International, Inc

Suprianto, Aris. (2005). Pengaruh Ketebalan Terhadap Kekuatan Tarik dan

Regangan Komposit Serat Pisang. FST. Universitas Sanata Dharma.

Surdia, Tata., & Shiroku Saito. (2005), Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: PT

Pradnya Paramita.

Van Vlack, L. H. (1994), terjemahan Japrie. S. Ilmu dan Teknologi Bahan. Edisi

kelima, Erlangga, Jakarta.

William D. Callister, J., & Rethwisch, D. G. (2014). Materials Science and

Engineering an Introduction. Rosewood Drive: Wiley


74

LAMPIRAN

1. Grafik Uji Tarik Matriks.


75

2. Grafik Uji Tarik Komposit 4 lapisan dengan 23,0% serat.


76

3. Grafik Uji Tarik Komposit 5 lapisan dengan 27,2% serat.


Documents

PENGARUH PERSENTASE SERAT FIBERGLASS TERHADAP …repository.usd.ac.id/31355/2/145214026_full.pdf · MATRIKS POLIMER POLYESTER SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai