proposal fieldtrip
DESCRIPTION
Kuliah lapanganTRANSCRIPT
USULAN PENELITIAN
KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK DAN OPTIK
KOMPOSIT BERBASIS SERAT E-GLASS DAN SERAT
AMPAS TEBU BERMATRIKS EPOXY-RESIN
Oleh
Arie Aditya Putra
H1E010051
Diajukan sebagai pedoman penelitian pada Tugas Akhir
Jurusan Fisika – Fakultas Sains dan Teknik
Universitas Jenderal Soedirman
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN
TINGGI
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
2015
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Penelitian
KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK OPTIK DAN PANAS KOMPOSIT BERBASIS SERAT EGLASS DAN SERAT AMPAS TEBU.
Lingkup Penelitian
KMK/KBK: Fisika Material
Identitas Mahasiswa
a. Nama : Arie Aditya Putrab. Jenis Kelamin : Laki - Lakic. NIM : H1E010051d. Angkatan/Semester : 2010/10e. Jumlah Kredit/IPK : 137/2.91
Lokasi Penelitian
1. Laboratorium Eksperimen Fisika Program Studi Fisika Jurusan MIPA FST Unsoed
Jangka Waktu : 4 bulan ( Mei – Agustus 2015)Diterima dan disetujui pada tanggal :
Pembimbing I
Kartika Sari, M.SiNIP. 19710615 199702 2 001
Pembimbing II
Drs. Sunardi, M. SiNIP. 19590715 199002 1 001
Mengetahui,Dekan Fakultas MIPA
Drs Sunardi, M.SiNIP. 19590715 199002 1 001
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dewasa ini perkembangan teknologi bahan semakin pesat. Pemenuhan
kebutuhan akan bahan dengan karakteristik tertentu juga menjadi faktor
pendorongnya. Berbagai macam bahan telah digunakan dan juga penelitian lebih
lanjut terus dilakukan untuk mendapatkan bahan yang tepat guna, salah satunya
bahan komposit polimer. Kemampuannya yang mudah dibentuk sesuai
kebutuhan, baik dalam segi kekuatan maupun keunggulan sifat-sifat yang lain,
mendorong penggunaan bahan komposit polimer sebagai bahan alternatif atau
bahan pengganti material logam konvensional pada berbagai produk yang
dihasilkan oleh industri khususnya industri manufaktur. Material komposit yaitu
material yang tersusun dari campuran atau kombinasi dua atau lebih unsur-unsur
utama yang secara makro berbeda di dalam bentuk dan atau komposisi material
yang pada dasarnya tidak dapat dipisahkan (Schwartz, 1984). Komposit terdiri
atas elemen penyusun berupa matriks dan reinforced (Van Valch dalam Djaprie,
2001).
Komposit merupakan material yang memiliki dua atau lebih fasa, yaitu
fasa matriks berupa keramik, logam atau polimer dan fasa penguat berupa
laminar, partikel atau serat (Mathew dan Rawlings, 1994). Matrik yang dipilih
umumnya adalah matrik yang memiliki ketahanan panas yang tinggi karena
fungsi matrik adalah mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur, melindungi
serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan, mentransfer dan
mendistribusikan beban ke serat. sedangkan penguat adalah bahan yang diisikan
kepada bahan matriks yang berfungsi untuk menunjang sifat-sifat matriks dalam
membentuk bahan komposit. Dengan demikian sifat bahan merupakan fungsi
dari susunan penguat yang meliputi konsentrasi, ukuran, bentuk, dan distribusi
dari penguat. Kelebihan material komposit dibandingkan dengan logam adalah
ketahanan terhadap korosi atau pengaruh lingkungan bebas dan untuk jenis
komposit tertentu memiliki kekuatan dan kekakuan yang lebih baik.
Perkembangan komposit tidak hanya dari komposit sintetis tetapi juga komposit
natural yang terbarukan sehingga mengurangi pencemaran lingkungan hidup
(kartika sari,2013).
Bahan komposit yang akan digunakan sebaiknya dilihat karakteristik
mekanik, optik, dan termal. Analisa termal dapat didefinisikan sebagai
pengukuran sifat-sifat fisik dan kimia material sebagai fungsi dari suhu
(Muslimin, 2005 ). Pada prakteknya, istilah analisa termal seringkali digunakan
untuk sifat-sifat spesifik tertentu. Misalnya entalpi, kapasitas panas, massa dan
koefisien ekspansi termal. Pengukuran koefisien ekspansi termal dari batangan
logam merupakan contoh sederhana dari analisa termal. Contoh lainnya adalah
pengukuran perubahan berat dari garam-garam oksi dan hidrat pada saat
mengalami dekomposisi akibat pemanasan. Dengan menggunakan peralatan
modern, sejumlah besar material dapat dipelajari dengan metode ini. Penggunaan
analisa termal pada ilmu mengenai zat padat telah demikian luas dan bervariasi,
mencakup studi reaksi keadaan padat, dekomposisi termal dan transisi fasa dan
penentuan diagram fasa. Sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan
untuk menerima beban/gaya/energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan
tersebut (Sukaini, 2013). Seringkali bila suatu bahan komposit mempunyai sifat
mekanik yang kurang baik, maka diambil langkah untuk mengatasi kekurangan
tersebut dengan penambahan elemen penguat.
Penelitian yg telah dilakukan oleh Astuti dan Delni Sriwita dengan judul
Pembuatan dan Karakterisasi Sifat Mekanik Bahan Komposit Serat Daun Nenas
– Polyster (2014). Menghasilkan bahwa dengan mengacak serat pada
penambahan matriks resin polister tidak dapat meningkatkan kekuatan tekan
pada komposit. Penelitian lain mengenai komposit juga telah dilakukan oleh
Sugik et al. (2006) dengan judul “Karakterisasi Sifat Mekanik Dan Termal
Komposit Ldpe-Irganok”, menyatakan bahwa Penambahan irganok dapat
menurunkan sifat mekanik yaitu terhadap ketahanan tarik dan ketahanan luluh
dari bahan komposit. Dari penelitian-penelitian tersebut, maka penulis tertarik
untuk melakukan penelitian tentang karakterisasi sifat mekanik , optik dan panas
komposit berbasis serat E-Glass dan Serat ampas tebu.
Dalam penelitian ini akan digunakan serat E-Glass dan Serat ampas tebu.
Serat E-Glass dan Serat ampas tebu merupakan jenis komposit yang murah dan
bagus untuk kontruksi ringan, E-glass atau plastik dapat diperkuat serat gelas.
Sedangkan serat yang berasal dari tumbuhan merupakan campuran yang baik
untuk meningkatkan kualitas dari fiberglass itu sendiri. Campuran antara E-glass
dan serat ampas tebu yang berfungsi sebagai penguat dan akan menerima beban
terbesar. Dan dengan menggunakan epoksi resin sebagai pengikat serat dan
meneruskan beban dari serat yang satu ke serat yang lain (transfer beban antara
serat).
1.2. Perumusan Masalah
Adapun masalah dalam penelitian ini adalah :
a. Bagaimana membuat fiberglass berfiller serat ampas tebu?
b. Bagaimana komposisi antara epoksi resin dan serat E-glass?
c. Bagaimana pengaruh penambahan serat ampas tebu yang dicampur dengan
epoksi resin dan serat E-glass erhadap sifat termal, optik, dan mekanik pada
saat pembuataan fiberglass?
1.3. Batasan Masalah
Penelitian ini hanya mengkaji pengaruh Serat ampas tebu terhadap sifat
panas, optik, dan mekanik fiberglass.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah :
a. Menghasilkan fiber glass yang berfiller serat ampas tebu yang lebih baik.
b. Memperoleh komposisi yang tepat antara epoksi resin dan serat E-glass guna
membuat fiberglass.
c. Mengetahui pengaruh dari penambahan serat ampas tebu terhadap sifat panas,
optik dan mekanik fiberglass.
1.5. Manfaat Penelitian
Sebagai referensi dalam penelitian bidang fiberglass organik khususnya
dalam karakteristik sifat termal, optik, dan mekanik berbahan dasar serat ampas
tebu dan E-glass.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Konsep Komposit
2.1.1 Pengertian Bahan Komposit
Bahan komposit adalah bahan yang di campur dari dua atau lebih
bahan yang berbeda dan disatukan secara mikroskopis sehingga menghasilkan
suatu bahan yang berguna. Oleh karena bahan komposit di gabungkan secara
makro, definisi yang ideal adalah sistem yang tersusun dari campuran atau
kombinasi bahkan lebih dari dua unsur-unsur utama yang secara makro
berbeda di dalam bentuk dasar komposisinya tidak dapat dipisahkan
(Schwartz, 1984).
Umumnya bahan komposit ini terdiri dari dua unsur, yaitu serat
(fiber) dan bahan lain yang mengikat serat tersebut di namakan matriks.
Selain hal tersebut komposit terbentuk juga dari kombinasi dua atau lebih
material, baik organik ataupun anorganik serta logam. Pembentukan unsur
material dalam komposit tidak terbatas, hanya saja unsur pokoknya yang
terbatas. Dalam komposit yang menjadi unsur pokok adalah lamina atau
lapisan, partikel, serat, flake, filler, dan matriks. Matriks dijadikan bagian
penutup dalam komposit. Lapisan atau lamina, flake, filler dan matriks sangat
menentukan unsur internal komposit karena merupakan unsur
pokoknya(Schwartz, 1984).
Unsur utama komposit adalah serat. Serat inilah yang terutama
menentukan karakteristik bahan komposit, seperti : kekakuan, kekuatan serta
sifat-sifat mekanik yang lainnya. Yang menahan sebagian besar gaya-gaya
yang bekerja pada bahan komposit adalah serat, sedangkan matriks bertugas
melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik. Tailoring
Properties merupakan kemampuan material tersebut untuk diarahkan
sehingga kekuatannya dapat diatur hanya pada arah tertentu yang kita
kehendaki. Dan ini adalah salah satu sifat istimewa komposit dibandingkan
dengan material konvensional lainnya. Selain kuat, kaku dan ringan komposit
juga memiliki ketahanan terhadap korosi yang tinggi serta memiliki ketahanan
yang tinggi pula terhadap beban dinamis (Hadi, 2000). Oleh karena itu, untuk
bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan
matriks dipilih bahan-bahan yang liat dan lunak. Selain itu, keuntungan lain
penggunaan komposit antara lain ringan, tahan korosi, tahan air, performance-
nya menarik, tanpa proses pemesinan dan beban konstruksi juga menjadi lebih
ringan.
2.1.2. Klasifikasi Bahan Komposit
Bahan komposit dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis,
tergantung pada geometri dan jenis seratnya. Hal ini yang menyebabkan serat
merupakan unsur utama dalam bahan komposit tersebut. Sifat-sifat dari bahan
komposit, seperti kekakuan, kekuatan dan ketahanan tergantung dari geometri
dan sifat-sifat seratnya.
Bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan komposit partikel
(particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber composite). Bahan
komposit partikel terdiri dari partikel-partikel yang diikat oleh matrik.
Macam-macam bentuk partikel yang diikat oleh matriks seperti bulat, kubik,
tetragonal atau bahkan bentuk-bentuk yang tidak beraturan secara acak.
Sedangkan bahan komposit serat terdiri dari serat-serat yang diikat oleh
matrik. Bentuknya ada 2 macam yaitu serat panjang dan serat pendek.
Biasanya untuk serat panjang di pakai pada pengujian tarik dan serat pendek
dipakai pada pengujian bending. Dan serat-serat inilah yang mempengaruhi
kekuatan dari komposit tersebut (Pratama,2011).
a. Bahan Komposit Partikel
Dalam struktur komposit, bahan komposit partikel tersusun dari partikel-
partikel disebut bahan komposit partikel (particulate composite). Menurut
definisinya partikelnya berbentuk beberapa macam seperti bulat, kubik,
tetragonal atau bahkan bentuk-bentuk yang tidak beraturan secara acak, tetapi
secara rata-rata berdimensi sama. Bahan komposit partikel umumnya
digunakan sebagai pengisi dan penguat bahan komposit keramik (ceramic
matrik composites) (Hadi, 2000). Bahan komposit partikel pada umumnya
lebih lemah dibanding bahan komposit serat. Bahan komposit partikel
mempunyai keunggulan, seperti ketahanan terhadap aus, tidak mudah retak
dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang baik.
b. Bahan komposit Serat
Unsur utama komposit adalah serat yang mempunyai banyak
keunggulan, oleh karena itu bahan komposit serat yang paling banyak
dipakai. Bahan komposit serat terdiri dari serat-serat yang diikat oleh matrik
yang saling berhubungan. Bahan komposit serat ini terdiri dari dua macam,
yaitu serat panjang (continuos fiber) dan serat pendek (short fiber atau
whisker). Dalam penelitian ini diambil bahan komposit serat (fiber
composite). Pengunaan bahan komposit serat sangat efisien dalam menerima
beban dan gaya. Karena itu bahan komposit serat sangat kuat dan kaku bila
dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani dalam arah
tegak lurus serat (Hadi, 2000).
Komposit serat dalam dunia industri mulai dikembangkan dari pada
mengunakan bahan partikel. Bahan komposit serat diakui memiliki
keunggulan yang utama yaitu strong (kuat), stiff (tangguh), dan cenderung
tahan terhadap panas pada saat didalam matrik (Schwartz, 1984). Dalam
perkembangan teknologi pengolahan serat, membuat serat sekarang makin
diunggulkan dibandingkan material matrik yang digunakan. Cara yang
digunakan untuk mengkombinasi serat berkekuatan tarik tinggi dan
bermodulus elastisitas tinggi dengan matrik yang bermassa ringan,
berkekuatan tarik rendah, serta bermodulus elastisitas rendah makin banyak
dikembangkan guna untuk memperoleh hasil yang maksimal.
2.2 Unsur Penyusun Komposit
2.2.1 Serat
Banyak jenis serat baik serat alam maupun serat sintetik. Serat alam
yang utama adalah kapas, wol, sutra dan rami ( hemp ), sedangkan serat
sintetik yang utama adalah Serat gelas dan nilon.Masih banyak serat lainnya
dibuat untuk memenuhi keperluan sedangkan yang diatas adalah jenis yang
paling dikenal. Secara garis besar dapat disebutkan bahwa serat sintetik
terutama serat gelas yang utama adalah:
a. Serat E-Glass adalah salah satu jenis serat yang dikembangkan sebagai
penyekat atau bahan isolasi. Jenis ini mempunyai kemampuan untuk
mudah di bentuk dalam skala kecil maupun besar.
b. Serat C-Glass adalah jenis serat yang mempunyai ketahanan yang tinggi
terhadap korosi.
c. Serat S-Glass adalah jenis serat yang mempunyai kekakuan yang tinggi.
Salah satu unsur penyusun bahan komposit adalah serat. Serat inilah
yang terutama menentukan karakteristik bahan komposit, seperti kekakuan,
kekuatan, serta sifat-sifat mekanik lainnya. Serat inilah yang menahan
sebagian besar gaya-gaya yang bekerja pada bahan komposit. Komposit
dengan penguat serat (fibrous composite) sangat efektif, karena bahan dalam
bentuk serat jauh lebih kuat dan kaku disbanding bahan yang sama dalam
bentuk padat (bulk).
Kekuatan serat terletak pada ukurannya yang sangat kecil, kadang-
kadang dalam orde mikron. Ukuran yang kecil tersebut menghilangkan
cacat-cacat dan ketidaksempurnaan kristal yang biasa terdapat pada bahan
pembentuk padatan besar, sehingga serat menyerupai Kristal tunggal yang
tanpa cacat, dengan demikian kekuatannya sangat besar. Penggunaan serat
pada komposit bertujuan untuk dapat memperbaiki sifat dan struktur matrik
yang tidak dimilikinya, juga diharapkan mampu menjadi bahan penguat
matrik pada komposit untuk menahan gaya yang terjadi. Serat sudah terkenal
sejak dahulu karena struktur yang kuat terutama kekuatan tariknya.
Keunggulan serat E-glass sebagai isolator yang baik yang mempunyai
kekuatan dan kekerasanya tinggi adalah serat sintetik yang banyak
digunakan untuk body kendaraan contohnya, spoiler, fering dan lain-lain.
Oleh karena itu penulis memilih E glass sebagai bahan pengisi komposit
selain itu juga harus memperhatikan panjang dan diameter serat yang
digunakan, kerena sangat berpengaruh terhadap kekuatannya. Bila semakin
kecil diameter seratnya maka akan semakin kuat, karena luas permukaan
serat akan lebih besar untuk setiap berat yang sama sehingga transfer
tegangan dari matrik yang diterima oleh serat akan lebih maksimal, sehingga
sifat-sifat dari komposit tidak dapat dilepaskan dari pengaruh kekuatan serat
sebagai salah satu penyusun utama komposit, dengan kandungan serat yang
tinggi maka kekuatan tariknya juga akan tinggi (Nurdiana, 2013).
2.2.2 Matrik ( Resin )
Matriks (resin) dalam susunan komposit bertugas melindungi dan
mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik. Matriks harus bisa
meneruskan beban dari luar ke serat. Umumnya matriks terbuat dari bahan-
bahan yang lunak dan liat. Polimer (plastic) merupakan bahan umum yang
biasa digunakan. Matriks juga umumnya dipilih dari kemampuan menahan
panas. Polyester, vinilester dan epoksi adalah bahan-bahan polimer yang
sejak dulu telah dipakai sebagai bahan matriks.
Persyaratan dibawah ini perlu dipenuhi sebagai bahan matriks untuk
pencetakan bahan komposit :
a. Resin yang dipakai perlu memiliki viskositas rendah dapat sesuai dengan
bahan penguat dan permeable.
b. Dapat diukur pada temperature kamar dalam waktu yang optimal.
c. Mempunyai penyusutan yang kecil pada pengawetan.
d. Memiliki kelengketan yang baik dengan bahan penguat.
e. Mempunyai sifat baik dari bahan yang diawetkan.
2.2.3 Polimer
Polimer merupakan monomer-monomer yang bergabung dan
membentuk makromolekul (molekul kecil) yang memiliki ikatan kimia.
Polimer memiliki ikatan kovalen dimana atom-atom memiliki gaya tarik
menarik sehingga atom-atom tersebut saling terikat atau berpasangan. Polimer
juga memiliki berat molekul yang berbeda-beda, berat molekul akan mengecil
jika mendapat tambahan suhu (dipanaskan) sehingga polimer tersebut berubah
wujud, contohnya yaitu air menjadi uap jika dipanaskan, sedangkan berat
molekul akan bertambah jika diberi pengurangan suhu (didinginkan),
contohnya yaitu air menjadi es batu dimana air yang tidak menguap sehingga
menjadi padat (solid). Polimer dapat dibedakan berdasarkan asalnya, yaitu
polimer sintetis dan polimer alam (Ronald D., 2001). Polimer alam
merupakan polimer yang sudah tersedia dari alam dan tidak memerlukan
bahan kimia lain, contohnya adalah wool, sutera, jaring laba-laba, kepompong
karet, gelatin, kitosan dan serat tebu.
Tanaman tebu tidak hanya berisi air yang digunakan sebagai bahan
pembuat gula tetapi memiliki komposisi yang lebih kompleks yakni:
sacharose, zat sabut/fiber, gula reduksi dan beberapa bahan lainnya. Sabut
yang terkandung dalam ampas tebu, tersusun dari beberapa komponen
penyusun yakni: cellulosa, pentosan, lignin dan beberapa komponen lain
Tabel 2.1 Komponen Penyusun Sabut Ampas Tebu No Nama
BahanJumlah (%)
1 Cellulose 452 Pentosan 323 Lignin 184 Lain-lain 5
Sumber : Materials Handbook Thirteenth Edition, 1991
Ampas tebu yang dipergunakan adalah ampas tebu yang telah
mengalami proses ;penggilingan kelima kali. Ampas tebu sendiri merupakan
hasil limbah buangan yang berlimbah dari proses pembuatan gula (+30% dari
kapasitas giling). Ampas tebu yang berlimpah tersebut telah dimanfaatkan
sebagai bahan bakar pada ketel uap (pesawat untuk memproduksi uap pada
suatu jumlah tertentu pada setiap jamnya dengan suatu tekanan dan suhu
tertentu pula besarnya) dimana energi yang dihasilkan dimanfaatkan sebagai
pembangkit listrik tenaga uap.
Tabel 2.2. Komponen Unsur Kimia Ampas Tebu N.Dee
rTromp Kelly M.R Daries Gregory
Karbon 46,5 44 48,2 47,5 47,9 48,1Hidrogen 6,5 6 6 6,1 6,7 6,1Oksigen 46 48 43,1 44,4 45,5 43,3
Ash (debu) 1 2 2,7 2 2,5100 100 100 100 100 100
Sumber: Hand Book of Cane Sugar Engineering
2.3 Sifat Mekanik
2.3.1 Pengujian Kuat Tekan
Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui kekuatan tekan
pada material. Material yang digunakan pada penelitian ini adalah E-
Glass dan serat ampas tebu. Kekuatan tarik sendiri adalah kekuatan untuk
menahan gaya - gaya yang berusaha menarik serat itu. Kekuatan tarik terbesar
pada kayu adalah sejajar arah serat. Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih
kecil daripada kekuatan tarik sejajar arah serat dan keteguhan tarik ini
mempunyai hubungan dengan ketahanan kayu terhadap pembebanan. Untuk
hampir semua material, pada tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan antara
beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang
bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone.
Gambar 2.1. Grafik hubungan antara stress dan strain
Di daerah ini, kurva pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan
Hooke sebagai berikut : rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah
konstan Stress adalah beban dibagi luas penampang bahan, dirumuskan seperti
persamaan. Sedangkan strain adalah pertambahan panjang dibagi panjang
awal bahan.
2.3.2 Pengujian Impact
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui daya tahan dan pengaruh
suatu bahan terhadap beban kejut atau beban tiba-tiba. Uji impact dilakukan
dalam satu kali pukulan untuk satu benda uji. Metode yang digunakan adalah
metode Charpy dengan menggunakan alat uji Impact Charpy.
Gambar 2.2. pemasangan dan Spesimen pengujian impact Charpy
Tenaga untuk mematahkan benda uji atau besarnya tenaga yang
diserap oleh benda uji sebelum terjadi patah dapat dihitung dengan:
E=GR (cos β−cosα )Dengan E adalah besarnya energi yang diserap (Joule ), G adalah
berat palu godam ( N), R adalah jarak titik putar ke titik berat palu
godam (m), α adalah sudut jatuh (°), β adalah sudut ayun (°).
Keuletan bahan dapat dihitung dengan persamaan:
HI= EA
Dengan HI adalah keuletan bahan ( joule / ), E adalah tenaga untuk
mematahkan benda uji ( Joule ), A adalah luas penampang patahan benda
uji .
2.4 Sifat Panas
2.4.1 Pengujian Differential Scaning Calorimetry ( DSC )
Analisa DSC merupakan suatu teknik analisa termal yang mengukur
energi terserap atau diemisikan oleh sampel sebagai fungsi waktu dan suhu.
DSC memberikan pengukuran kalorimeter dari energi transisi dari temperatur
tertentu saat transisi termal terjadi pada sampel. DSC sendiri bagian dari salah
satu alat dari Thermal Analyzer yang dapat di gunakan untuk menentukan
kapasitas panas dan entalpi dari suatu bahan ( Aslina, 2005 ).
( ΔT )= Jumlahskala ΔT . TotalrangeDTAJumlahseluruhskala
2.5 Sifat Optik
2.5.1 Pengujian FTIR
Spektroskopi FTIR (fourier transform infrared) merupakan salah satu
teknik analitik yang sangat baik dalam proses identifikasi struktur molekul
suatu senyawa. Komponen utama spektroskopi FTIR adalah interferometer
Michelson yang mempunyai fungsi menguraikan (mendispersi) radiasi
inframerah menjadi komponen-komponen frekuensi. Penggunaan
interferometer Michelson tersebut memberikan keunggulan metode FTIR
dibandingkan metodespektroskopi inframerah konvensional maupun metode
spektroskopi yang lain. Diantaranya adalah informasi struktur molekul dapat
diperoleh secara tepat dan akurat (memiliki resolusi yang tinggi). Keuntungan
yang lain dari metode ini adalah dapat digunakan untuk mengidentifikasi
sampel dalam berbagai fase (gas, padat atau cair). Kesulitan-kesulitan yang
ditemukan dalam identifikasi dengan spektroskopi FTIR dapat ditunjang
dengan data yang diperoleh dengan menggunakan metode spektroskopi yang
lain (Harmita, 2006).
BAB 3
METODE PENELITIAN
Metode pengumpulan data yang dipakai adalah Kuantitatif tipe eksperimen,
yaitu melakukan serangkaian pengujian pada objek yang diteliti untuk mendapatkan
data yang diperlukan sebagai bahan perhitungan.
A. Tempat dan Waktu Penelitian
1. Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium FMIPA Unsoed dan di PTBN
BATAN Serpong Tanggerang. Pembuatan spesimen benda uji dilaksanakan di
Laboratorium Eksperimen FMIPA Unsoed. Pengujian spesimen di lakukan di PTBN
BATAN Serpong Tanggerang.
2. Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei 2015 sampai bulan Agustus
2015.
B. Alat dan Bahan yang digunakan
a. Alat yang digunakan dalam pembuatan spesimen adalah :
a. Timbangan
Timbangan digunakan untuk menimbang seberapa beratnya Resin dan Serat
dicampurkan sesuai dengan fraksi volumenya. Selain itu juga menguji hasil
komposit apakah sesuai dengan fraksi volume yang telah ditentukan.
b. Gelas ukur
Gelas ukur berfungsi untuk menakar matrik sesuai dengan hasil perhitungan.
c. Suntikan / Spuit
Suntikan/spuit berfungsi untuk menakar katalis yang akan dicampurkan sesuai
dengan hasil perhitungan.
d. Gergaji triplek dan gerinda
Gergaji triplek dan gerinda digunakan untuk membentuk spesimen uji tarik.
e. Balok penekan
Balok penekan ini berfungsi sebagai media penghantar dari dongkrak ke cetakan
agar lebih mudah.
f. Dongkrak
Dongkrak ini digunakan untuk menghasilkan gaya tekan agar tidak terdapat
banyak rongga pada komposit atau sebagai alat pres.
g. Mangkok dan pengaduk
Mangkok berfungsi untuk media pengadukan campuran resin dan katalis dan
pengaduk untuk mengaduk campuran resin dan katalis agar proses pencampuran
dapat merata.
h. Ampelas
Berfungsi sebagai finishing untuk menyempurnakan hasil spesimen.
b. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
a. Matrik
Matrik yang digunakan adalah Resin polyester Unsaturated Polyester.
b. Katalis
Katalis yang digunakan adalah katalis MEKPO (Methyl Ethyl Ketone Peroxide).
Proses curing dengan MEKPO membutuhkan waktu 4 – 6 jam.
c. Serat
Bahan serat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Serat E-Glass dan serat
ampas tebu.
C. Pembuatan Spesimen
Tahap pembuatan spesimen :
a. Menimbang sejumlah 20% dari 100 gram serat E-Glass.
b. Menimbang resin 80 gram dengan di tambahkan 5 tetes hardener.
c. Menimbang serat tebu sejumlah 2 gram, 4 gram dan 6 gram.
d. Mencampurkan serat tebu ke dalam resin yang sudah di campur harderner.
e. Meletakan serat E-Glass dalam cetakan kemudian di tuangkan campuran
resin dan serat tebu.
f. Komposisi spesimen bisa di tabel 3.1
g. Ditekan dengan alat tekan sebesar 0,1 psi.
D. Komposisi Spesimen
Tabel 3.1. Variasi Komposisi Filler dan MatrikFiller
Volume Serat Tebu Volume Serat E-Glass Matrik20% 20% 60%40% 20% 40%60% 20% 20%
E. Dimensi Spesimen
1. Spesimen Komposit Untuk Pengujian Tarik
Pengujian tarik bahan komposit serat E-Glass dibuat benda uji dengan bentuk
dan ukuran benda uji mengacu pada ASTM D 638 (2003).
Gambar 3.1. Dimensi spesimen Uji Tarik
2. Spesimen Komposit Untuk Pengujian Impack
Spesimen uji bending komposit mengacu pada standar ASTM D 256 (2000),
dimana mempunyai dimensi panjang 64 mm dan lebar 12,7 mm. Tebal spesimen
bervariasi yaitu 5 mm.
Gambar 3.2. Dimensi spesimen Uji Impack
F. Pengujian DTA
Data pengamatan yang diperoleh dari Analisis Differensial Panas (DTA)
berupa puncak titik leleh.
Tabel 3.2. Hasil pengamatan DTA Filler
Matriks Ukuran PartikelVolume Serat Tebu
Volume Serat E-Glass
20 % 20 % 60 % 40 % 20 % 40 % 60 % 20 % 20 %
G. Pengujian FTIR Data pengamatan yang di peroleh dari analisis optik FTIR
Tabel 3.3. Hasil pengamatan FTIRFiller
MatriksTransmitansi
Volume Serat Tebu
Volume Serat E-Glass π1 π2
20 % 20 % 60 % 40 % 20 % 40 % 60 % 20 % 20 %
Gambar 3.3. Pengujian Tarik
H. Pengujian Mekanik Data pengamatan yang diperoleh dari analisis pengujian mekanik.
Filler
Matriks
Pengujian MekanikVolume
Serat Tebu
Volume Serat E-
Glass
Tarik Impact
l l0 β α
Diagram Alir Penelitian
I. Jadwal Penelitian
Perkiraan jadwal kegiaran penelitian ini dirangkum pada Tabel 15.
Tabel 15. Jadwal kegiatan penelitian Tugas Akhir I
No Jenis Kegiatan
Bulan(Minggu)Mei Juni Juli Agustus
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 41 Studi pustaka, diskusi 2 Persiapan alat dan bahan 3 Desain alat 4 Pembuatan alat 5 Pengamatan
6Karakterisasi spesimen dan Analisis data
7 Penyusunan skripsi 8 Seminar hasil
DAFTAR PUSTAKA
Annual Book of ASTM Standards C393 . 1994. Properties of Sandwich Core Materials. America.
Annual Book of ASTM Standards D638 . 2003. Test Method for tensile Properties of Plastics. America.
Annual Book of ASTM Standards, D 3379-75. 1990. “Standard Test Method for Tensile Strength and Young’s Modulus Single-Filament Materials”, ASTM Standards and Literature References for Composite Materials, 2nd ed., 34-37, American Society for Testing and Material, Philadelpia, PA.
Astuti, Delni Sriwita. 2014. Pembuatan dan Karakterisasi Sifat Mekanik Bahan Komposit Serat Daun Nenas – Polyester Ditinjau dari Fraksi Massa dan Orientasi Serat. Jurusan Fisika FMIPA-Universitas Andalas. Padang.
Hadi, B. K, 2000. Mekanika Struktur Komposit, Direktorat pembinaan penelitian dan
pengabdian pada masyarakat, Bandung.
Harmita, 2004. Petunjuk Pelaksanaan Validasi Metode dan Cara Perhitungannya.
Departemen Farmasi FMIPA-UI. Depok.
Muslimin, 2005. Sintesis Kopoli (Anetol-DVB) Sulfonat Sebagai Resin Penukar
Kation. FMIPA-UNS. Surakarta.
Nurdiana, Zulkifli Lubis, Mutya Vonnisa. 2013. Penentuan Kekuatan Tarik Material
Komposit Epoxy dengan Pengisi Serat Rockwool Secara Eksperimen. Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Medan.
Pratama, 2011. Analisa Sifat Mekanik Komposit Bahan Kampas Rem dengan Penguat
Fly Ash Batubara. Jususan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.
Makassar.
Scwartz, M.M, 1984. Composite Material Handbook, Mc Graw Hill, Singapore.
Sukaini, 2013. Teknik Las SMAW. Direktorat Jendral Peningkatan Mutu Pendidikan
& Tenaga Kependidikan. Jakarta.
Sugik S, Aloma K.K., Sudirman dan Evy H. 2006. Karakterisasi Sifat Mekanik dan
Termal Komposit LDPE - IRGANOK. Puslitbang Iptek Bahan (P3IB) –
BATAN Kawasan Puspitek, Serpong, Tangerang.
Van Vlack, 2005. Ilmu dan Teknologi Bahan, Erlangga. Jakarta.