PENGARUH WAKTU PERENDAMAN DAN MEDIA PERENDAMAN TERHADAP KEKUATAN TARIK KOMPOSIT OPEN HOLE DISCONTINUOUS KULIT BUAH KELAPA MATRIKS POLYESTER
Dominggus G.H. Adoe, Defmit B.N. Riwu, Yoffial D. Banani Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknik
Universitas Nusa Cendana E-mail: godliefmesin@staf.undana.ac.id

## Abstrak
Pemanfaatan serat alam  sebagai pengikat  pada komposit sudah banyak digunakan, diantaranya Serat buah lontar, serat daun gewang, serat widuri, serat nenas, serat kelapa dan masih banyak serat lainnya. Perkembangan  teknologi,  sifat  fisika-kimia  serat,  dan  kesadaran  konsumen  untuk  kembali  ke  bahan alami,  membuat  serat  sabut  kelapa  dimanfaatkan  menjadi  bahan  baku  industri  karpet,  jok  dan dashboard kendaraan, kasur, bantal, dan hardboard. Serat sabut kelapa yang dikombinasikan dengan resin sebagai matriks akan dapat menghasilkan alternatif yang salah satunya aplikasi material yang mendukung  pemanfaatan  komposit.  Dalam  penelitian  ini,  dilakukan  analisis  pengaruh  waktu perendaman dan media perendaman terhadap kekuatan tarik komposit open hole discontinuous kulit buah  kelapa  matriks  polyester.  Dalam  pengujian  kekuatan  tarik  matriks  dan  komposit  open  hole discontinuous  menggunkan  standar  ASTM  D5766.  Dari  pengujian  tarik  yang  dilakukan  terhadap spesimen  uji,  diperoleh  data  rata-rata  beban  pengujian  untuk  setiap  jenis  komposit  yaitu  komposit tanpa perendaman memiliki beban tarik putus tertinggi dengan nilai rata-rata sebesar 2013 N, pada komposit yang diberi perlakuan perendaman air tawar 1 hari memilik beban tarik putus dengan nilai rata-rata teringgi 1777 N, dan nilai rata-rata beban tarik putus terendah adalah pada komposit yang diberi  perlakuan  perendaman  air  tawar  21  hari  dengan  nilai  beban  tarik  putus  terendah  1477  N. Sedangkan  pada  perlakuan  perendaman  air  laut  1  hari  memiliki  nilai  beban  tarik  putus  rata-rata tertinggi  sebesar    1733  N  dan  nilai  rata-rata  beban  tarik  putus  terendah  ialah  pada  komposit  yang diberi perlakuan perendaman air laut 21 hari dengan nilai terendah 1380 N. Kata kunci : komposit, serat alam, kulit kelapa, uji tarik.

## Abstract
The use of natural fibers as a binder on composites has been widely used, including palm fiber, gewang leaf  fiber,  thistle  fiber,  pineapple  fiber,  coconut  fiber  and  many  other  fibers.  Technological developments,  physical-chemical  properties  of  fiber,  and  consumer  awareness  to  return  to  natural materials, make coconut fiber fibers used as raw materials for the industry of carpets, seats and vehicle dashboards, mattresses, pillows and hardboards. Coconut coir fibers combined with resin as a matrix will be able to produce alternatives, one of which is the application of materials that support the use of composites. In this study, an analysis of the effect of immersion time and immersion media on the tensile strength of open hole composites was analyzed by discontinuous coconut shells of polyester matrix. In testing the tensile strength of the matrix and open hole discontinuous composites using the ASTM D5766 standard. From the tensile testing performed on the test specimens, the average test load for each type of  composite is obtained without the immersion  composite having  the highest  drop pull load with an average value of 2013 N, in the composite treated with fresh water immersion 1 day has a load tensile drop  with  the  highest  average  value  of  1777  N,  and  the  lowest  average  tensile  pull  load  is  on  the composite treated with 21 days freshwater immersion with the lowest drop load value of 1477 N. While the treatment of sea water immersion 1 day has a value the highest average drop-out load is 1733 N and the lowest average tensile pull load is in the composite treated with 21 days sea water immersion with the lowest value of 1380 N.
Keywords: composite, natural fiber, skin fiber, strain test.

## PENDAHULUAN
Pemanfaatan serat alam  sebagai pengikat pada  komposit  sudah  banyak  digunakan, diantaranya  Serat  buah  lontar,  serat  daun gewang,  serat  widuri,  serat  nenas, serat  kelapa
dan  masih  banyak  serat  lainnya.  Serat mempunyai  bentuk  tipis  dan  panjang  dan mempunyai  ciri-ciri  cukup  pada  struktur dalamnya.  Arah  molekul  adalah  menurut  arah panjang serat, ini merupakan suatu aturan yang
tetap.  Untuk  dapat  membuat  suatu  bahan komposit yang kuat dan memenuhi persyaratan konstruksi  maka  pengadaan  bahan  material harus diketahui, dari bahan dasar apa saja dapat diperoleh  kekuatan  yang  baik  dan  lebih ekonomis.
Kelapa mempunyai nilai dan peran yang penting  baik  ditinjau  dari  aspek  ekonomi maupun sosial budaya. Perkembangan teknologi, sifat fisika-kimia serat, dan kesadaran  konsumen  untuk  kembali  ke  bahan alami, membuat serat sabut kelapa dimanfaatkan  menjadi  bahan  baku  industri karpet,  jok  dan  dashboard  kendaraan,  kasur, bantal, dan hardboard. Serat sabut kelapa yang dikombinasikan  dengan  resin  sebagai  matriks akan  dapat  menghasilkan  alternatif  yang  salah satunya  aplikasi  material  yang  mendukung pemanfaatan komposit [1].
Perendaman  alkali  dapat  meningkatkan kekuatan  tarik  komposit  serat,  karena  menurut [2] komposit yang diperkuat dengan serat tanpa alkalisasi,  maka  ikatan  antara  serat  dan  resin menjadi  tidak  sempurna  karena  terhalang lapisan  yang  menyerupai  lilin  di  permukaan serat. Sejalan dengan [2], [3] juga membuktikan bahwa  skin  berbahan  dasar  serat  yang diperlakukan  dengan  perendaman  NaOH mempunyai  nilai  kekuatan  tarik  lebih  besar dibanding  tanpa  perlakuan  alkali.  Alkali  yang ditetapkan  dalam  penelitian  ini  adalah  NaOH dengan kadar 5% terhadap pelarut air.
Berdasarkan  uraian  diatas  maka  harus dilakukan  penelitian  yang  berorietansi  pada pengaruh  perendaman  kulit  kelapa  dengan variasi  perendaman  yang  berbeda  dengan melakukan pengujian mekanik seperti pengujian tarik dengan tujuan dapat memberikan informasi penting terhadap karakteristik  mekanik  dari  material  seperti kekuatan,  regangan,  serta modulus elastisitas dan  lain  sebagainya  terhadap  komposit sehingga  dapat  menjadi  pertimbangan  bagi penelitian selanjutnya dalam pemanfaatan serat alam dan acuan untuk kedepannya dalam dunia industri.  Oleh  karena  itu,  penulis  berinisiatif melakukan  penelitian  dengan  judul  “Pengaruh Waktu  Perendaman  dan  Media  Perendaman terhadap Kekuatan Tarik Komposit Open Hole Discontinuous Kulit  Buah  Kelapa  Matriks Polyester”.

## MATERIAL DAN METODE Serat Alam
Serat  alam  merupakan  serat  yang  cocok digunakan dalam pembuatan komposit sebagai pengganti  serat  kaca.  Penggunaan  serat  alam sebagai  penguat  didalam  polimer  mempunyai keuntungan karena serat alam merupakan serat yang ramah lingkungan. Keuntungan dari serat alam  yaitu  densitasnya  rendah,  mudah  terurai, kekakuannya  tinggi,  dan  harganya  yang  relatif rendah [4].
Keuntungan  dari  penggunaan  serat  alam yang lain adalah berasal dari sumber yang dapat didaur  ulang,  keuntungan  penting  lainnya memiliki  energi  masuk  yang  rendah  dalam proses  pembuatannya,  dan  serat  alam  dapat dibuang  dengan  mudah  jika  serat  telah  tua melalui proses pembuatan kompos atau dengan menggunakan nilai kalorinya didalam perapian yang tidak akan sama dengan penggunaan serat kaca.
Dibandingkan  serat  sintetik,  berat  jenis serat alam lebih kecil, dan pada beberapa jenis serat  alam  mempunyai  rasio  berat-modulus lebih  baik  dari  serat  glass,  selain  itu  komposit serat alam juga mempunyai daya redam akustik lebih tinggi dibandingkan komposit serat glass dan  serat  karbon,  serta  serat  alam  lebih ekonomis  dibanding  serat  glass  dan  serat karbon.

## Kulit Luar Kelapa (Epicarp)
Kelapa adalah tumbuhan monokotil yang tidak  mempunyai  akar  tunggal.  Bakal  akar radikula pada bibit terus bertumbuh memanjang ke  arah  bawa  selama  enam  bulan  dengan panjang akar yang mencapai 15 cm. Bunganya merupakan  bunga  majemuk  dan  buahnya berukuran besar dengan diameter kira-kira 10- 20 cm. Buah kelapa berwarna hijau, kuning dan ada berwarna jingga (orange) .
Kelapa ( Cocos nucifera ) adalah anggota tunggal  dalam  marga Cocos dari  suku  aren- arenan atau Arecaceae . Tumbuhan ini dimanfaatkan  hampir  semua  bagiannya  oleh manusia  sehingga  dianggap  sebagai  tumbuhan kehidupan  ( tree  of  life) karena  hampir  seluruh bagian dari pohon, akar, batang, daun buahnya dapat dipergunakan untuk kebutuhan kehidupan manusia  sehari-hari,  terutama  bagi  masyarakat pesisir. Bagian-bagian yang terdiri dari buahnya ialah;  kult  luar (epicarp) ,  serabut (mescrap) ,
tempurung (endocarp) , daging buah
(endosperm) , kulit daging buah (tesfa) , dan air kelapa.
Kulit  luar  merupakan  lapisan  tipis  (0,14 mm)  yang  mempunyai  permukaan  licin  dan agak keras dengan warna bervariasi dari hijau, kuning,  sampai  coklat,  tergantung  kepada kematangan  buah.  Jika  tidak  ada  goresan  dan robek maka kulit luar kelapa kedap air.

## Gambar 1. Kulit Luar Kelapa

## METODE
Metode  penelitian  yang  digunakan  pada penelitian  ini  adalah  metode  deskriptif,  yakni semua data yang diperoleh pada saat penelitian dianalisa  berdasarkan  rumus-rumus  yang  ada, kemudian  disajikan  dalam  bentuk  tabel  dan grafik yang kemudian dibahas sebagai hasil dari penelitian.
Penahanan  yaitu  membiarkan  spesimen komposit di dalam air tawar dan air laut selama 1  hari,  7  hari,  14  hari,  dan  21  hari.  Kemudian dilakukan  pengujian  tarik.  Dalam  pengujian kekuatan tarik matriks dan komposit open hole discontinuous  menggunakan  standar  ASTM D5766. Pengujian tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan  suatu  bahan  dan  sebagai  data pendukung  bagi  spesifikasi  bahan,  karena dengan pengujian tarik dapat diukur ketahanan suatu  material  terhadap  gaya  statis  yang diberikan secara perlahan.
Gambar 2. Spesimen Uji Tarik menurut standar ASTM D5766.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  pengujian  tarik  yang  dilakukan terhadap  spesimen  uji,  diperoleh  data  rata-rata beban  pengujian  untuk  setiap  jenis  komposit. Pada  tabel  di  atas,  terlihat  bahwa  komposit tanpa  perendaman  memiliki  beban  tarik  putus tertinggi dengan nilai rata-rata sebesar 2013 N, pada komposit yang diberi perlakuan perendaman  air  tawar  1  hari  memilik  beban tarik putus dengan nilai rata-rata teringgi 1777 N, dan nilai rata-rata beban tarik putus terendah adalah  pada  komposit  yang  diberi  perlakuan perendaman  air  tawar  21  hari  dengan  nilai beban tarik putus terendah 1477 N. Sedangkan pada  perlakuan  perendaman  air  laut  1  hari memiliki  nilai  beban  tarik  putus  rata-rata tertinggi  sebesar    1733  N  dan  nilai  rata-rata beban tarik putus terendah ialah pada komposit yang  diberi  perlakuan  perendaman  air  laut  21 hari dengan nilai terendah 1380 N.
Gambar 3. Grafik Perbandingan Tegangan Tarik Terhadap Lama Waktu Perendaman Dari  gambar  grafik  di  atas  menunjukan bahwa  untuk  kedua  variasi  komposit  yang memiliki  tegangan  terkecil  terjadi  pada perendaman  air  laut  selama  21  hari,  dan memiliki  tegangan  yang  besar  pada  komposit yang di rendam 1 hari. Secara keseluruhan lama perendaman  sangat  mempengaruhi  kekuatan tarik  komposit  karena  semakin  lama  komposit direndam,  maka  tegangan  serat  semakin menurun  disebabkan  pada  saat  direndam molekul-molekul  air  yang  diserap  oleh komposit  mengakibatkan  serat  membengkak (swelling) ,  lepasnya  ikatan  permukaan  serat dengan  polyester  ( debonding) dan  delaminasi pada  serat  yang  berakibat  kerusakan  mekanis atau menurunnya kekuatan mekanis komposit. Grafik perbandingan tegangan tarik pada Gambar 6, menunjukan bahwa komposit tanpa perlakuan  memiliki  nilai  tegangan  tertinggi dikarenakan  ikatan  mekaniknya  masih  baik sehingga  pada  saat  komposit  diuji,  butuh  nilai
pembebanan  yang  besar  untuk  memutuskan ikatan komposit. Sehingga nilai tegangan pada komposit  tanpa  perendaman  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  komposit  yang  diberi perendaman air tawar dan air laut.
Pada gambar 4 dan 5 menunjukan bahwa komposit  yang  direndam  di  air  laut  memiliki nilai kekuatan tarik yang terendah dibandingkan dengan komposit yang direndam
di  air  tawar  dan  komposit  tanpa  perendaman. Sifat garam (NaCl) pada air laut menyebabkan penurunan  sifat  fisik  mekanik  pada  komposit yang  diberi  media  perendaman  air  laut. Regangan  tarik  pada  komposit  yang  tidak direndam  memiliki  nilai  yang  paling  tertinggi, hal  ini  desebabkan  oleh  tegangan  spesimen tanpa perendaman memiliki teganganyang lebih tinggi  sehingga  nilai  regangan  pun  akan berbanding  lurus  dengan  tegangan.  Semakin lama  komposit  direndam  maka  nilai  regangan tarik pada komposit itu akan rendah disebabkan oleh  pertambahan  panjang  yang  cepat  pada gaya tarik yang masih kecil. Hal ini disebabkan oleh  ikatan  matriks  yang  sudah  tidak  rapat sehingga  spesimen  tidak  dapat  menahan  gaya tarik yang diberikan.
Gambar 8.  Foto Makro penampang patahan untuk spesimen uji Tarik
Dari  foto  penampang  patahan  di  atas, tampak bahwa patahan pada Gambar spesimen tanpa  perendaman  terdapat  patahan  getas, dikarenakan ikatan antara serat dengan matriks yang  kuat.  Ditunjukan  dengan  patahnya komposit  secara  rata  pada  permukaannya dengan  tidak  adanya  serat.  Ikatan  yang  terjadi
Gambar 4. Debonding pada spesimen yang di redam pada air laut selama 21 hari
Gambar 5. Swelling pada spesimen yang
di redam pada air laut selama
21 hari
Gambar 6 . Grafik Perbandingan Tegangan
Tarik
Gambar 7. Grafik Perbandingan Reganga Tarik
antara  serat  dengan  matriks  memungkinkan terjadi  penguatan  oleh  serat  pada  komposit, karena  sifat  matriks  yang  getas  mampu direduksi  oleh  sifat  serat  yang  elastis. Sedangkan  pada  Gambar  bawah  spesimen perendaman 21 hari pada air laut terlihat adanya serat  yang  terlepas  dari  matriks  (Debonding) dan  molekul-molekul  air  yang  diserap  oleh komposit  mengakibatkan  serat  membengkak (swelling).  Ini  akan  mengakibatka  void/  pori- pori  yang  menyebabkan  resin  polyester  tidak bisa menempel pada serat dengan sempura.

## SIMPULAN
Dari  data  pengujian  di  atas  didapatkan hasil  dengan  perendaman  selama  21  hari komposit  yang  direndam  pada  media  air  laut mempunyai  kekuatan  beban  tarik  putus terendah  dengan  nilai  rata-rata  1380  N. Dikarenakan  sifat  garam  (NaCl)  pada  air  laut menyebabkan  penurunan  sifat  fisik  mekanik pada  komposit  yang  diberi  media  perendaman air laut. Dan pada media perendaman air tawar yang  direndam  selama  21  hari  memiliki  nilai beban tarik putus rata-rata dengan nilai 1477 N. Sedangkan pada perendaman 1 hari pada media air  tawar  memiliki    beban  tarik  putus  dengan nilai  rata-rata  1777  N,  dan  perendaman  pada media  air  laut  selama  1  hari  memiliki  nilai beban tarik putus dengan nilai rata-rata 1733 N. Komposit  tanpa  perendaman  memiliki  nilai beban tarik putus tertinggi dengan nilai rata-rata sebesar  2013  N.  Hal  ini  menunjukan  lama waktu  perendaman  sangat  mempengaruhi
komposit.  Semakin  lama  direndam  maka kekuatan mekanik komposit semakin menurun dikarenakan pada saat direndam pada media air, komposit  akan  mengalami  lepasnya  ikatan permukaan serat dengan polyester ( debonding) dan  molekul-molekul  air  yang  diserap  oleh komposit  mengakibatkan  serat  membengkak ( swelling), sehingga komposit yang mengalami perendaman  dengan  jangka  waktu  yang  lama mengakibatkan  ikatan  fisik  mekanik  yang kurang  baik  lagi,  sedangkan  komposit  yang tidak direndam mempunyai fisik mekanik yang masih kuat.

## DAFTAR PUSTAKA
1 T  AY,  OR  A,  P  KH.  2006.  Komposit Laminat  Serat  Woven  Sebagai  Bahan Alternatif  Pengganti  Fiber  Glass  Pada Kulit Kapal.
2 Maryanti  B,  Soenif  AA,  Wahyudi  S.
2011.  Pengaruh  Alkalisasi  Komposit Serat Kelapa-Poliester
terhadap
Kekuatan  Tarik.  J.  Rekayasa  Mesin.
2 (2): 123.
3 Goud G, Rao, R N. 2011. Effect of Fibre
Content  and  Alkali  Treatment  on Mechanical  Properties  of  Roystonea Regia-Reinforced Epoxy Partially Biodegradable Composites. Bull. Mater. Sci. 34 (7): 1575.
4 Sharma  YC,  Uma.  2010.  Optimazation of parameters for adsorption  of methylene  blue on  a  low-cost  activated carbon. J. Chem. Eng. 55 (11): 435.