Karakterisasi Mekanik Komposit Matriks Polipropilena High Impact Dengan Serat Alam Acak Dengan Metode Hand Lay Up Untuk Komponen Automotive
Alfan Ekajati Latief, Nuha Desi Anggraeni, Dedy Hernady Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, ITENAS, Bandung Email: alfanekajati@gmail.com

## ABSTRAK
Serat alam yang berfungsi sebagai penguat memiliki sifat yang lebih ringan, mudah dibentuk, tahan korosi, harga murah dan memiliki kekuatan yang sama dengan material logam. Serat bahan alami yang memiliki kekuatan tarik, tekan dan impak yang baik diantaranya serat rami dan  daun  nanas.  Untuk  matriks  Polipropilena  high  impact  (PPHI)  yang  banyak  digunakan dalam industri otomotif.. Pada penelitian ini dipelajari pengaruh fraksi volume serat alami terhadap sifat mekanik komposit PPHI berpenguat serat alami. Komposit PPHI dibuat dengan menggunakan metode Hand Lay Up  pada temperatur 250 0 C dengan fraksi volume serat alami sebesar  10%,  dimana  serat    dibuat  digunting  halus  hingga  memiliki  ukuran  mesh  120/170, 170/200  dan  dibawah  200  mesh,    Kekuatan  tarik  komposit  diukur  dengan  mengacu  pada standar ASTM 3039, kekuatan tekan diukur mengacu pada ASTM D 695. Harga Impak dari komposit  diukur  dengan  mengacu  pada  ASTM  D  6110-04.  Pada  penelitian  ini  dapat disimpulkan,  fraksi  volume  10  %  serat  alami  yang  baik  ketika  dicampur  dengan  matriks polipropilena high impact  adalah serat nanas  dengan meshing 170/200 dapat meningkatkan kekuatan tarik PPHI sebesar 40 % dan meningkatkan harga impak PPHI sebesar 50,8 % jika dilihat  penelitan  sebelumnya  yakni  menggunakan  serat  rami  dibawah  mesh  1200  dengan matriks PPHI.
Kata Kunci: Rami, Daun Nanas, Polipropilena High Impact, Hand Lay Up .

## ABSTRACT
Natural fibers that function as reinforcement have lighter properties, are easily formed, are corrosion resistant, are cheap and have the same strength as metal materials. Natural fiber which  has  good  tensile,  compressive  and  impact  strength  including  Ramie  and  pineapple leaves. For high impact polypropylene matrix (PPHI) which is widely used in the automotive industry.  In  this  study  the  effect  of  volume  fraction  of  natural  fibers  on  the  mechanical properties  of  PPHI  composites  with  natural  fiber  reinforced  properties  was  studied.  PPHI composites are made using the Hand Lay Up method at a temperature of 250 0 C with a volume fraction of natural fibers of 10%, where fibers are made finely shaved to have a mesh size of 120/170, 170/200 and below 200 mesh, the tensile strength of the composite is measured by reference to the standard ASTM 3039, compressive strength measured refers to ASTM D 695. The impact price of the composite is measured with reference to ASTM D 6110-04. In this study it can be concluded, a good volume fraction of 10% natural fiber when mixed with high impact polypropylene matrix is pineapple fiber with meshing 170/200 can increase the tensile strength of PPHI by 40% and increase the impact price of PPHI by 50.8% if seen by research previously that used hemp fiber under mesh 1200 with PPHI matrix.
Keywords: Ramie Pineapple, High Impact Polypropylene, Hand Lay Up .

## Alfan Ekajati Latief, Nuha Desi Anggraeni, Dedy Hernady

## 1. PENDAHULUAN
Komposit polimer berpenguat serat hayati sering dimanfaatkan dalam aplikasi otomotif terutama untuk  aplikasi  interior[1].  Saat  ini,  didalam  dunia  otomotif  pemanfaatan  komposit  polimer berpenguat  serat  masih  didominasi  oleh  serat  gelas[2].  Namun  secara  perlahan  pemanfaatan komposit  polimer  berpenguat  serat  gelas  mulai  digantikan  oleh  komposit  polimer  berpenguat serat  hayati  karena  serat  hayati  memiliki  sifat  mekanik  yang  cukup  baik,  murah,  ringan  serta ramah lingkungan [3]
Penggunaan bahan komposit polimer berserat alam dalam bidang industri otomotif saat ini pula mengalami  perkembangan  yang  pesat  serta  berusaha  menggeser  keberadaan  bahan  komposit polimer sintetis yang sudah biasa dipergunakan sebagai penguat pada bahan komposit seperti E- Glass , Carbon ,dan Silicone Carbide . Penggunaan komposit polimer dalam produksi komponen- komponen mobil telah terbukti mampu menyeimbangkan fungsi mobil seperti mengurangi berat dan menjaga keselamatan penumpang [4].
Polipropilena high impact (PPHI) merupakan salah satu polimer yang umum digunakan dalam industri otomotif Indonesia[5]. Ketahanan terhadap beban impak yang tinggi menjadikan PPHI sangat  menjanjikan  untuk  dimanfaatkan  sebagai  bahan  pengikat  pada  komposit  polimer berpenguat  serat  hayati.  Studi  mengenai  pemanfaatan  PPHI  sebagai  bahan  pengikat  pada komposit polimer berpenguat serat hayati masih belum banyak dipelajari. Pada penelitian umunya telah,  dilakukan  studi  sifat  tarik  dan  sifat  impak  dari  komposit  PPHI  berpenguat  serat  rami, dimana  PPHI  dimanfaatkan  sebagai  bahan  pengikat  dan  serat  rami  berfungsi  sebagai  bahan penguat  dengan  berbagai  fraksi  volume,  dan  fraksi  volume  10  %  PPHI  dan  penambahan  serat rami  meshing  dibawah  1200  dapat  meningkatkan  kekuatan  tarik  PPHI  sebesar  21%dan meningkatkan harga impak PPHI sebesar 15.5%.[5]
Selain serat rami dilihat dari rata-rata hasil produksi serat di Indonesia bahwa serat nanas memilki nilai yang paling tinggi [4], dan bila ditinjau dari sifat mekanik yakni modulus elastisitasnya lebih baik dibandingkan dengan rami[6], oleh karena itu dilakukan studi sifat mekanik menggunakan pengujian  tarik,  bending  dan  Impak  untuk  komposit  baerpenguat  serat  alam  rami  dan  nanas dengan variasi meshing 120/170, 170/200 dan dibawah 200 akan dicampur dengan  matrik PPHI fraksi volume 10 % sehingga akan mendapatkan serat alam dengan meshing yang optimal.

## 2. METODOLOGI

## 2.1 Metodologi Penelitian
Secara garis besar, metode kerja yang dilakukan dalam penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan yang tergambarkan pada diagram alir berikut:
Karakterisasi Mekanik Komposit Matriks Polipropilena High Impact Dengan Serat Alam Acak Dengan Metode  Hand Lay Up Untuk Komponen Automotive

## MULAI
Persiapan Adminitrasi & Teknik Pengumpulan Data Sekunder Pembelian Alat dan Bahan
Proses Pembuatan Spesimen dengan Menggunakan Serat Nanas Proses Pembuatan Spesimen dengan Menggunakan Serat Rami Preparasi Spesimen untuk Pengujian Tarik, Tekan dan Impact Pembuatan dan Preparasi Spesimen Menggunakan Polipropilena High Impact Matrix Analisis Kesimpulan SELESAI
Gambar 1. Flow Chart Proses Optimasi Serat Alam

## 2.2  Material
Material  yang  digunakan  adalah  Serat  rami  dan  daun  nanas  yang  diperoleh  dari  Malang  dan Subang, Indonesia sedangkan Pelet polipropilena high impact (PPHI) diperoleh dari PT. Chandra Asri Petrochemical. Untuk material cetakan yang digunakan aluminium seri 7075.

## 2.3 Preparasi Serat
Melakukan pembuatan cetakan dengan bahan Aluminium, dengan menggambar desain terlebih dahulu  yang  menggunakan  software  solidwork,  lalu  membuat  program  CNC  menggunakan software NX Siemens dan proses machinning menggunakan mesin CNC MCV 300 yang ada di lab CNC Itenas.
Serat rami dipotong sepanjang 25 cm dan disisir secara manual dengan menggunakan sisir kawat khusus serat hingga serat rami saling terpisah sedangkan untuk daun nanas dikeringkan sampai kering  menggunakan  oven  pada  temperatur  200 o C  selama  6  jam.  Kemudian  serat  alami    yang
telah  saling  digunting  halus  dan  dipanaskan,  dilakukan  pemisahan    hingga  memilikimesh 120/170, 170/200 dan mesh dibawah 200.
Serat alam yang telah digunting halus dicampurkan dengan pelet PPHI dengan fraksi volume serat terhitung sebesar 10 %. Kemudian campuran serat dan pelet PPHI dimasukkan kedalam cetakan menggunakan metode hand lay up pada temperatur 250 o C.

## 2.3 Pengujian
Proses  pengujian  ini  dilakukan  dengan  cara  melihat  berat  dari  tiap  komposit    dan  uji  mekanik dengan cara melakukan uji tarik, bending dan impak  pada komposit yang akan dilaksankan di Laboratorium Metalurgi Itenas dan ITB.
Gambar 2 ASTM 3039 pesimen Uji Tarik
Gambar 3. ASTM  D 695 Spesimen  Uji Lentur (Bending)
Gambar 4 .  ASTM D 6110-04 Spesimen Uji Impak

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Uji Tarik
Spesimen  uji  tarik  komposit  PPHI  yang  diperkuat  serat  rami  yang  dibuat  dengan mesin Hand Lay Up dapat dilihat pada Gambar 1
Gambar 5. Spesimen uji tarik komposit PPHI yang diperkuat serat alam
Dari hasil pengujian dan pembahasan data yang diperoleh pada komposit PPHI serat alam serta datakekuatan tarik serat rami yang diperoleh dari literatur [6] bisa dilihat dari gambar dibawah ini
Gambar 6. Grafik Hasil Uji Tarik PPHI Serat Alam
Dari grafik diatas  juga dapat disimpulkan bahwa pada spesimen PPHI serat rami dengan mesh 170  memliki  nilai  yang  rendah  dibanding  dengan  spesimen  PPHI  serat  rami  120  dan  200  . berbanding terbalik dengan spesimen PPHI serat nanas mesh 170 memilki nilai kekuatan tarik yang tinggi sebesar 27.667 MPa dibanding dengan spesimen PPHI serat nanas mesh 120 dan 200.
Pada komposit PPHI serat rami mesh 170 memiliki nilai kekuatan yang rendah disebabkan karena banyaknya void yang terjadi pada komposit itu, yang menyebabkan komposit itu memilki sifat mekanik yang kurang baik.
Dari grafik diatas juga terlihat bahwa komposit PPHI serat nanas memiliki nilai kekuatan yang baik dibanding dengan komposit serat rami, bahkan pada komposit PPHI serat nanas mesh 170
memilki nilai yang cukup tinggi sebesar 27.667 MPa dan melebihi litelatur yang memilki nilai kekuatan tarik sebesar 18.17 Mpa. Pada fraksi volume 10%. Salah satu yang mempengaruhi nilai kekuatan serat nanas dibanding dengan serat rami yaitu diameter pada serat nanas tersebut.serat nanas memilki diameter 98 µm sedangkan serat rami sebesar 49 µm.
Gambar 7. Grafik Hasil Uji Bending PPHI Serat Alam
Pada komposit PPHI serat nanas memliki nilai yang menurun dari mesh 120, 170 dan 200, dan pada mesh 120 memilki nilai yang cukup baik sebesar 6.109 MPa sedangkan nilai terkecil pada komposit 200 MPa sebesar 1.674 MPa. Banyak faktor yang mempengaruhi menurunnya kekuatan bending,  salahsatunya  dari  ketidakhomogenan  pada  matriks  dan  serat  yang  mengakibatkan komposit memliki sfiat mekanik yang kurang baik. Selain ketidakhomogenan juga bisa sebabkan oleh ukuran panjang dari serat tersebut.
Gambar 8. Grafik Hasil Uji Impak PPHI Serat Alam
Pada grafik diatas juga dapat dilhat bahwa pada PPHI serat rami maupun nanas pada mesh 120 dan 200 memilki nilai yang rendah dibanding dengan mesh 170. Yang di sebabkan oleh banyak nya  porositas  dan  ketidakhomogenan  antara  serat  dengan  matrilks,  porositas  dan ketidakhomoonen ini lah yang menyebabkan tidak banyaknya energi impak yang terserap oleh komposit itu dan menyebabkan nilai kekuatan impak rendah . Sedangkan pada komposit PPHI serat alam mesh 170 memliki nilai yang cukup tinggi, sebesar 63.601 KJ/m 2 untuk serat rami dan 65.073 untuk serat nanas.

## Karakterisasi Mekanik Komposit Matriks Polipropilena High Impact Dengan Serat Alam Acak Dengan Metode  Hand Lay Up Untuk Komponen Automotive
Pada grafik diatas juga dapat disimpulkan bahwa komposit PPHI serat alam pada mesh 120 dan 200  memiliki  kuliatas  sifat  mekanik  yang  baik  pada  kekuatan  tarik  dan  bending,  namun  pada komposit PPHI serat alam mesh 170 memilki nilai kekuatan impak yang baik dibanding mesh 120 dan 200.

## 4. KESIMPULAN
Dari  penelitian  ini  dapat  disimpulkan  bahwa  penambahan  serat  rami  dan  nanas  dapat mempengaruhi sifat tarik dan sifat impak dari polimer PPHI. Pada penelitian ini, fraksi volume 10 % serat alami yang baik ketika dicampur dengan matriks polipropilena high impact  adalah serat nanas  dengan meshing 170/200 dapat meningkatkan kekuatan tarik PPHI sebesar 40 % dan meningkatkan harga impak PPHI sebesar 50,8 % dari penelitian sebelumnya yakni menggunakan serat rami dibawah mesh 1200 dengan matriks PPHI.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] I. E. Aková, “DEVELOPEMENT OF NATURAL FIBER REINFORCED POLYMER COMPOSITES,” pp. 2011–2013, 2013.
[2] M. Pervaiz, S. Panthapulakkal, B. Kc, M. Sain, and J. Tjong, “Emerging Trends in Automotive Lightweighting through Novel Composite Materials,” Mater. Sci. Appl. , no. March, 2016.
[3] R. P. Venkatesh and K. Ramanathan, “Tensile , Flexual , Impact and Water Absorption Properties of Natural Fibre Reinforced Polyester Hybrid Composites,” vol. 24, no. 117, pp. 90–94, 2016.
[4] M. Sulaiman, U. Islam, and R. Rahmat, “KAJIAN POTENSI PENGEMBANGAN MATERIAL KOMPOSIT POLIMER DENGAN,” Semin. Nas. Tek. Mesin , no. November, 2018.
[5] Mardiyati, “Sifat Tarik Dan Sifat Impak Komposit Polipropilena High Impact Berpenguat Serat Rami Acak Yang Dibuat Dengan Metode Injection Molding,” ITB J. Publ. ISSN0852-6095 , vol. 26, no. 1, pp. 8–16, 2017.
[6] K. Srinivas, A. Lakshumu, and A. Pradesh, “A Review on Chemical and Mechanical Properties of Natural Fiber Reinforced Polymer Composites,” Int. J. Performability Eng. , vol. 13, no. 2, pp. 189–200, 2017.