analisis kekuatan impact pada bahan komposit serat
advertisement
ANALISIS KEKUATAN IMPACT PADA BAHAN KOMPOSIT SERAT ALAM DENGAN ORIENTASI SUDUT BER MATRIK POLIMER POLYESTER PROYEK AKHIR Disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Ahli Madya Disusun Oleh AHMAD SUYUTI 2008 – 55 – 031 PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MURIA KUDUS 2014 i LEMBAR PERSETUJUAN Judul Proyek Akhir : “Analisis Kekuatan Impact Pada Bahan Komposit Serat Alam dengan Orientasi Sudut Ber Matrik Polimer Polyester” Nama : Ahmad Suyuti NIM : 2008-55-031 Konsentrasi : Mesin Produksi Telah layak mengikuti ujian proyek akhir pada program Studi Diploma III Teknik Mesin Universitas Muria Kudus. Kudus,.....Maret 2014 Pembimbing I Pembimbing II Sugeng Slamet, ST., MT. Rianto Wibowo, ST., M.Eng. ii LEMBAR PENGESAHAN Judul : “Analisis Kekuatan Impact Pada Bahan Komposit Serat Alam dengan Orientasi Sudut Ber Matrik Polimer Polyester” Nama : Ahmad Suyuti NIM : 2008-55-031 Program Studi : Teknik Mesin Telah diujikan pada ujian Proyek Akhir Ahli Madya pada tanggal 19 Maret 2014 dan dinyatakan LULUS pada Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus. Kudus,...................2014 Penguji Utama Qomaruddin, ST., MT. Penguji I Akhmad Zidni H. ST., M.Eng. Mengetahui, iii Penguji II Sugeng Slamet, ST., MT. LEMBAR PERSEMBAHAN Dengan segala kerendahan dan ketulusan hati penulis mempersembahkan laporan Proyek Akhir ini kepada : 1. Allah SWT yang telah memberikan segala petunjuknya. 2. Bapak, ibu, dan adik, beserta seluruh keluarga yang telah memberikan do’a restu dan motivasi. 3. Seluruh dosen yang terhomat karena telah mendidik dan membimbing penulis dalam menuntut ilmu. 4. Teman-teman satu seangkatan khususnya teman-teman satu proyek terima kasih atas dukungannya. iv MOTTO 1. Ilmu tidak akan datang sendiri jika kita tidak mau mencari. 2. Pendidikan sangat penting untuk meraih masa depan. 3. Teruslah belajar dan jangan takut salah. 4. Menyikapi sesuatu dengan sikap sabar dan berpikir tenang. 5. Suatu permasalahan pasti ada solusinya. 6. Menjalani hidup ini harus dengan semangat dan jangan sampai menyerah. v KATA PENGANTAR Assalamualaikum Warrahmatullahiwabarakatuh. Segala puji penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan proyek akhir dengan judul: ”ANALISIS KEKUATAN IMPACT PADA BAHAN KOMPOSIT SERAT ALAM DENGAN ORIENTASI SUDUT BER MATRIK POLYESTER”. Laporan ini disusun sebagai pertanggung jawaban penulis atas pelaksanaan Proyek Akhir dan juga sebagai persyaratan guna memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Ahli Madya. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan hingga terselesaikannya laporan ini, dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tulus dan mendalam kepada; 1. Kedua orang tua yang memberikan segala dorongan dan kasih sayang dengan penuh keihklasan. 2. Bapak Rochmad Winarso, ST., MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus. 3. Bapak Sugeng Slamet, ST., MT. selaku Dosen pembimbing I yang dengan sabar membimbing penulis dalam penyusunan laporan ini. 4. Bapak Rianto Wibowo, ST., M.Eng. selaku Dosen pembimbing II yang dengan sabar membimbing penulis dalam penyusunan laporan ini. vi 5. Bapak Taufiq Hidayat, ST., MT. selaku kaprogdi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus. 6. Segenap Dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan dalam setiap perkuliahan. 7. Teman-teman mahasiswa seperjuangan yang telah banyak membantu sehingga tersusunlah laporan ini. 8. Semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu penulis dalam penyusunan laporan ini. Penulis menyadari dalam penyusunan laporan ini masih terdapat banyak kekurangannya, oleh karenanya penulis mengharap kritik dan saran dari pembaca sekalian yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan ini. Wassalualaikum Warrahmatuullahi Wabarakatuh. Kudus, Penyusun vii Maret 2014 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i LEMBAR PERSETUJUAN............................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iii PERSEMBAHAN ............................................................................................ iv MOTTO ........................................................................................................... v KATA PENGANTAR .................................................................................... vi DAFTAR ISI .................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiii ABSTRAK ...................................................................................................... xiv BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang................................................................................. 1 1.2. Rumusan Masalah ........................................................................... 4 1.3. Batasan Masalah .............................................................................. 5 1.4. Tujuan Proyek Akhir ...................................................................... 5 1.5. Sistematika Penulisan ..................................................................... 5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Kajian Teori Komposit ................................................................... 7 2.1.1. Bahan Komposit Partikel ..................................................... 10 2.1.2. Bahan Komposit Serat ........................................................... 10 2.1.3. Jenis Komposit Serat ............................................................. 12 viii 2.1.4. Serat Alam ............................................................................. 14 2.1.5. Resin Unsaturated (UP) ........................................................ 17 2.1.6. Katalis metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO ...................... 18 2.1.7. Pengeringan Serat. ................................................................. 19 2.1.8. Proses Pembuatan Komposit ................................................. 22 2.2. Matrik ............................................................................................... 24 2.3. Pengujian Impak Metode Charpy .................................................... 28 2.4. Mekanisme Alat Uji Impact Charpy................................................. 29 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Alat dan Bahan ................................................................................ 32 3.1.1. Alat ......................................................................................... 32 3.1.2. Bahan...................................................................................... 33 3.2. Rancangan Penelitian ...................................................................... 33 3.2.1. Lokasi dan Waktu .................................................................. 33 3.2.2. Persiapan Alat dan Bahan ...................................................... 33 3.2.3. Pengolahan Bahan Dasar........................................................ 34 3.2.4. Pembuatan Komposit ............................................................. 35 3.2.5. Pengujian Impak..................................................................... 37 3.2.6. Pengambilan Bahan Data ....................................................... 38 3.2.7. Data Analisa ........................................................................... 38 3.2.8. Diagram Alur Penelitian ........................................................ 39 3.3. Variabel Penelitian .......................................................................... 40 ix BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Pengujian ....................................................................... 41 4.2 Hasil Analisis Setelah Mematahkan Spesimen ............................... 42 4.3. Menentukan Hasil Nilai Uji Impak ................................................. 43 4.3.1. Nilai Energi Serap ................................................................ 43 4.3.2. Nilai Kekuatan Impak ............................................................ 46 4.3.3. Pembahasan ........................................................................... 48 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ...................................................................................... 50 5.2. Saran ................................................................................................ 51 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Komposit Partikel ........................................................................ 9 Gambar 2.2 Komposit Serat ............................................................................ 9 Gambar 2.3 Komposit Struktur ....................................................................... 10 Gambar 2.4 Continous Fiber Composite ......................................................... 12 Gambar 2.5 Wowen Fiber Composite ............................................................. 13 Gambar 2.6 Discontinous Fiber Composite ..................................................... 13 Gambar 2.7 Hibrid Fiber ................................................................................ 14 Gambar 2.8 Proses Hand Lay – Up ................................................................ 23 Gambar 2.9 Ilustrasi skematis pengujian impak .............................................. 29 Gambar 2.10 takik pada specimen .................................................................. 31 Gambar 3.1 Alat Uji Impact Charpy dan Moisture Analyser .......................... 32 Gambar 3.2 Spesimen standar ASTM E 23 ..................................................... 36 Gambar 3.3 Mekaniske Pembuatan Komposit ................................................ 37 Gambar 3.4 Alur Penelitian ............................................................................. 39 Gambar 4.1 Grafik Energi Serap Serat Kelapa .............................................. 45 Gambar 4.2 Grafik Energi Serap Serat Eceng Gondok .................................. 46 Gambar 4.3 Spesimen Standar ASTM E 23..................................................... 47 Gambar 4.4 Kekuatan Impak Serat Kelapa ...................................................... 47 Gambar 4.5 Kekuatan Impak Serat Enceng Gondok ...................................... 48 xi DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Sifat Mekanik dan Fisik Serat Alam ................................................ 14 Tabel 2.2 Spesifikasi Resin Unsaturated Polyester Yukalac BQTN 157 ......... 19 Tabel 4.1 Data Analisis Nilai Energi Serap Serat Kelapa ................................ 41 Tabel 4.2 Data Analisis Nilai Energi Serap Serat Enceng Gondok ................. 41 Tabel 4.3 Data Hasil Setelah Mematahkan Spesimen Pada Serat Kelapa ...... 42 Tabel 4.4 Data Hasil Setelah Mematahkan Spesimen Pada Serat Enceng Gondok ........................................................................................... 43 Tabel 4.5 Hasil Analisis Nilai Energi Serap Serat Kelapa .............................. 44 Tabel 4.6 Hasil Analisis Nilai Energi Serap Serat Eceng Gondok .................. 45 Tabel 4.7 Data Analisis Kekuatan Impak Serat Kelapa ................................... 47 Tabel 4.8 Data Analisis Kekuatan Impak Serat Eceng Gondok ..................... 48 xii Analisis Kekuatan Impact Pada Bahan Komposit Serat Alam dengan Orientasi Sudut Ber Matrik Polimer Polyester Nama:Ahmad Suyuti Pembimbing I : Sugeng Slamet, ST., MT Pembimbing II : Rianto Wibowo, ST., M.Eng ABSTRAK Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis kekuatan impak pada bahan komposit serat alam dengan orientasi sudut ber matrik polimer polyester. Komposit yang dibuat menggunakan penguat serat kelapa dan enceng gondok dengan matrik berupa resin unsaturated polyester (UPRs) jenis Yukalac 157 BQTN-EX dengan 1% hardener jenis MEKPO dengan variasi searat orientasi sudut 0o, 45o dan 90o. Proses perlakuan alkali pada serat yaitu dengan cara perendaman serat ke dalam larutan alkali (NaOH 5 %). Spesimen uji komposit dipotong sesuai standar ASTM E 23 untuk spesimen uji impak. Selanjutnya spesimen komposit dilakukan pengujian impak. Kekuatan impak meningkat seiring meningkatnya orientasi sudut. Nilai kekuatan impak energi serap terbesar terdapat pada pengujian impak dengan orientasi sudut 0o serat enceng kelapa dengan rata-rata sebesar 0,329 J. Namun kekuatan impak paling kecil dengan nilai rata-rata 0,001 J/mm2. Kata kunci : Katalis, resin, serat enceng gondok, serat kelapa. xiii
