Lusi, Nuraini, Jurnal ROTOR, Edisi Khusus No. 3, Desember 2017

## ANALISIS PENAMBAHAN SERAT JERAMI TERHADAP KARAKTERISTIK KUAT TARIK KOMPOSIT FRP (FIBER REINFORCEMENT PLASTIC)
Nuraini Lusi 1 , Anggra Fiveriati 1 , Siska Aprilia H 1 , Arif Pungga Irawan 1
1 Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Banyuwangi Jl. Raya Jember Km 13 Banyuwangi
Email: nurainilusi@poliwangi.ac.id

## ABSTRACT
This aims of this research is to determine the mechanical characteristics of composite materials from one of  organic fibers that  have environmentally friendly properties  and widely  available in the territory of Indonesia. The organic fiber studied in this research was rice straw, the characteristics to be studied were tensile strength by tensile testing  and adjusted to ASTM standard (American Standards of Test Materials). The composite / composite paneling is made by hand lay up and with manual emphasis using glass as a mold and press. Composition of the test material (composite) ie the volume of rice straw by 35%, 64.5% resin volume and 0.5% catalyst volume. The variables of this study are the length of fiber 15 mm, 20 mm and 25 mmm, the direction of fiber angle 0 0 ,45 0 and 90 0 . Another variable is the length of soaking fiber with alkali. Based on the mechanical characteristics of organic fibers, it is obtained that the rice straw fiber which has the best tensile strength characteristic is by the immersion treatment among other variations.

## Keywords: composite, rice straw, FRP

## PENDAHULUAN
Teknologi kapal berbahan Fiberglass Reinforced Plastic (FRP) pada akhir-akhir  ini mendapat perhatian di kalangan ahli perkapalan sebagai material pembangunan kapal, kapal yang terbuat dari bahan-bahan  FRP mengalami peningkatan dalam pembuatannya seperti: speed boat, patrolboat, fishingboat, dan kapal-kapal pesiar lainnya. Speed boat merupakan  tipe kapal cepat yang sering digunakan sebagai kapal patroli, kapal pribadi, kapal untuk transportasi  laut atau sungai, dan digunakan sebagai sarana pariwisata. Kapal cepat berbahan dasar fiberglass memiliki beberapa keunggulan yaitu memiliki bobot yang ringan sehingga mudah dalam transportasi,  tahan lama (tidak mudah dimakan rayap dan ketahanan terhadap air laut), ramah lingkungan, kontruksi yang cukup kuat serta proses pembuatan yang tidak terlalu sulit dengan cara membuat cetakan kapal sehingga kapal dapat dibuat banyak  tetapi sama bentuk (sesuai dengan cetakan) dengan waktu yang relatif singkat (Muharam, 2011), selain itu keunggulan yang lain adalah biaya perawatan yang lebih kecil, umur pakai kapal fiberglass bisa mencapai 20 tahun dibandingkan kapal kayu yang hanya sampai 10 tahun (Anwar, 2012 ).
Material komposit merupakan kombinasi dari dua atau lebih material pembentuk melalui pencampuran atau penggabungan, di mana setiap material mempunyai sifat yang berbeda dan saling menunjang sehingga menjadi material yang kuat.
Hasil penggabungan kedua material atau lebih tersebut mempunayi sifat yang berbeda dengan sifat material aslinya. Pada umumnya penguat yang dipakai dalam struktur komposit merupakan bahan sintesis (Widodo, 1998).
Dalam perkapalan penggunaan komposit tersebut dikenal dengan nama FRP. Keunggulan penggunaan serat organik jika dibandingkan dengan serat sintesis diantaranya  adalah: potensi alam yang cukup besar, murah dan mudah terdegradasi (high biodegradable) sehingga tidak mencemari lingkungan (Nugroho, 2015).
Serat alami memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan serat sintetis, seperti beratnya  lebih ringan, dapat diolah secara alami dan ramah lingkungan. Dan juga serat alami juga merupakan bahan terbaharukan dan mempunyai kekuatan dan kekakuan yang relatif tinggi dan tidak menyebabkan  iritasi kulit Keuntungan- keuntungan lainnya adalah kualitas dapat divariasikan dan stabilitas panas yang rendah (Lokantara, 2007).
Suatu penelitian  telah dilakukan oleh Lokantara (2007) untuk mengetahui perilaku perubahan sifat fisis dan mekanis bahan komposit menggunakan serat alami yaitu berup tapis kelapa sebagai penguat dan epoxy 7120 dengan versamid 140 sebagai matrik. Perlakuan  terhadap serat dilakukan dengan NaOH dan KMnO4 dengan persentase masing-masing 0,5%, 1%, dan 2% berat. Perbandingan epoxy dan hardener yaitu 7:3 dan 6:4, serta orientasi serat tapis 0°, 45° dan 90°.
Lusi, Nuraini, Jurnal ROTOR, Edisi Khusus No. 3, Desember 2017
Hasil dari penelitian didapatkan variasi persentase
0,5%, 1%, and 2% berat  NaOH dan KMnO4 memberi pengaruh dimana semakin besar persentasenya permukaan serat menjadi semakin bersih, kadar wax berkurang dan lebih kasar sehingga ikatan serat dengan matrik semakin kuat sehingga meningkatkan kekuatan tarik. Variasi orientasi serat tapis 0°, 45° dan 90° memberi pengaruh secara ignificant terhadap kekuatan tarik komposit baik dengan perlakuan  NaOH maupun KMnO4. Kekuatan tarik maksimum terdapat pada komposit yang memiliki orientasi serat 45°.
Jerami padi merupakan salah satu limbah pertanian yang cukup besar jumlahnya dan belum juga sepenuhnya dimanfaatkan. Mengingat ketersediaan dan pengunaannya yang belum dioptimalkan maka penggunaan jerami sebagai bahan baku pembuatan komposit sangat menjanjikan (Maulana dkk, 2011).

## METODOLOGI PENELITIAN
A. Penelitian menggunakan metode taguchi Bahan Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Serat jerami
Gambar 1. Jerami
2. Resin polyester Jenis resin yang digunakan dalam pembuatan benda uji adalah resin yukalac 235. Resin ini berjenis polyester tipe 157 BQTN-EX. Digunakan sebagai pengikat serat pada material komposit
Gambar 2. Resin Epoxy
3. Katalis Digunakan untuk mempercepat proses pengerasan dalam pembuatan komposit

## Gambar 3. Larutan NaOH
4. NaOH Kristal
Dalam perlakuan alkalisasi digunakan NaOH
kristal sebagai bahan perendam jerami

## Gambar 4 Alkali

## 5. Maximum Mold Realease Wax
Wax berfungsi sebagai pelapis cetakan agar material komposit yang sudah jadi akan mudah untuk dilepaskandari cetakan.
Gambar 5. Wax

## 6. Acetone
Dipakai untuk membersihkan  alat-alat dari resin yang belum mengalami pengering  . Penggunaan acetone ini hanya berfungsi sebelum resin menjadi kers dan kering
Gambar 6. Jerami
Lusi, Nuraini, Jurnal ROTOR, Edisi Khusus No. 3, Desember 2017

## B. Mesin dan Peralatan
1. Mesin Uji Tarik.
Gambar 7. Mesin Uji Tarik
2. Peralatan ukur.
Peralatan ukur yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Timbangan Digital
Digunakan untuk menimbang serat dan resin
b. Gelas Ukur
Digunakan untuk pengujian densitas dan juga takaran resin epoksi pada saat pembuatan komposit.
c. Cetakan Cetakan terbuat dari kaca dimensi keseluruhan panjang 20 mm, lebar 2 mm dan tebal 1,5 mm d. Gerinda
Digunakan untuk memotong dan menghaluskan specimen C. Prosedur Eksperimen Pada proses pembuatan benda uji dibutuhkan  2 benda uji dari setiap variasi yaitu komposit panjang serat (15mm, 20mm, 25mm), Arah serat (0 0 , 45 0 ,90 0 ) dan Lama perendaman (tanpa direndam, rendam 30 menit dan 60 menit), sehingga total keseluruhan benda uji sebanyak 18 buah. Proses yang dipakai dalam pembuatan benda uji komposit menggunakan standar ukuran ASTM D3039. Berikut adalah
langkah-langkah pembuatan benda uji komposit:
1. Siapkan jerami yang sudah bersih dari kotoran, lalu timbang  NaOH kristal seberat 25 gr, lalu dilarutkan dengan 500 ml air bersih
2. Rendam jerami kedalam larutan NaOH 5% tersebut selama 30 menit dan 60 menit
3. Bersihkan jerami larutan NaOH dengan air bersih yang mengalir
4. Keringkan pada suhu ruangan yang berkisaran 27 0 C
5. Setelah kering, potong jerami sepanjang 15mm, 20 mm dan 25mm
6. Timbang serat kering sebesar 34 gr m dan masukkan ke cetakkan
7. Cetakan dibersihkan dari debu, lalu lapisi dengan handy body agar hasil benda uji tidak merekat pada cetakkan
8. Campurkan kedalam gelas ukur dengan perbandingan resin 64,5% (38,7 ml) dan katalis
0.5% (0,3 ml) kemudian aduk secarata perlahan sampai rata
9. Campuran resin dan katalis dituangkan ke dalam  cetakkan. Penuangan tersebut dibagi dalam beberapa tahap tergantung lapisan yang akan dibuat
10. Jerami lapisan pertama diletakkan di atas campuran resin dan katalis yang sudah dituang 11. Jerami lalu ditekan menggunakan spatula agar campuran resin dan katalis masuk melalui sela- sela jerami dan udara yang tersimpan di dalam diantara jerami dan resin dapat keluar
12. Kemudian langkah 8 samapai 10 diulang sampai 2 kali pelapisan jerami
13. Komposit ditunggu hingga benar-benar kering pada suhu ruangan
Setelah komposit kering, lalu komposit dipotong, dibentuk sesuia standar yang sudah ditentukan

## HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Perhitungan Komposisi
Komposisi dari komposit yang dibuat adalah adalah 35% serat jerami , 64,5% resin, dan katalis 0,5%. Perhitungan komposisi komposit dihitung berdasarkan perhitungan volume total cetakan. Dibawah ini adalah perhitungan yang dilakukan : a. Menghitung volume cetakan Volume cetakan = Volume komposit total
Vcet =  Vkomp Maka, volume komposit : V komp = P x L x T = 20 x 2 x1,5 = 60 cm 3

## b. Menghitung volume jerami dan massa jerami
Volume jerami(Vs) = 35% x V komp
= 0,35 x 60 cm 3
= 21 cm 3
Massa serat berdasarkan ” Building  Material and Technology Promotion Council ” dengan ρ = 1,6 gr/cm 3 ρ = m/v m = ρ .v m = 1,6 gr/cm 3 x 21 cm 3 m = 33,6 gr dibulatkan menjadi 34 g 1. Menghitung volume katalis
0.5% x V komp = 0,3 cm 3 =0,3 ml
2. Menghitung volume resin
64,5% x V komp = 38,7cm 3 = 38,7 ml

## 2. Hasil Pengujiaan Tarik
Dari data-data hasil pengujian  tarik pada material komposit jerami epoksi maka bisa dihitung antara lain, tegangan tarik, regangan tarik dan modulus elastisitas tarik
Lusi, Nuraini, Jurnal ROTOR, Edisi Khusus No. 3, Desember 2017

## Grafik 1 Hasil Uji Tarik Variasi 1
Grafik 1 merupakan hasil ji tarik variasi 1 yaitu panjang serat jerami 10mm, 15mm dan 20mm, dari grafik di dapatkan tegangan tarik rata- rata pada material komposit jerami epoksi untuk panjang serat jerami 10 mm mencapai harga 12,1 MPa, sedangkan untuk panjang serat 15 mm adalah 13,75 MPa dan panjang serat 20 mm adalah 14,25 MPa.
Grafik 2 Hasil Uji Tarik Variasi 2
Grafik 2 Hasil Uji Tarik Tegangan Variasi 2 yaitu komposit jerami arah serat 0 0 , 45 0 dan 90 0 , dari grafik di dapatakan uji tarik rata-rata pada material komposit jerami epoksi untuk arah serat 0 0 mencapai harga 8,09 MPa, sedangkan untuk arah serat 45 0 adalah 10,9 MPa dan arah serat 90 0 adalah 12,235 MPa.
Grafik 3 Hasil Uji Tarik Variasi 2
Grafik 3 merupakan hasil uji tarik variasi 3, yaitu jerami yang tanpa direndam, direndam selama 30 menit dan 60 menit,  Dari grafik didapatkan  tegangan tarik rata-rata pada material komposit jerami epoksi untuk perlakuan  tanpa perendaman mencapai harga 9,2 MPa, sedangkan untuk perendaman selama 30 menit adalah 12,26 MPa dan perendaman selama 60 menit adalah 18,6 MPa

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil uji tarik pada serat jerami epoksi yang  telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Pada material komposit penggunaan panjang serat 20 mm lebih kuat dari pada 10 dan 11 mm. Hal itu dilihat dari harga paling besar yaitu pada kekuatan tarik 14,25MPa.
2. Pada material komposit arah serat 90 0 lebih kuat dari pada 0 0 dan arah serat 45 0 Hal itu dilihat dari harga paling besar yaitu pada kekuatan tarik 12,235MPa.
3. Pada material komposit perendaman alkali 60 menit lebih kuat daripada  tanpa perendaman dan perendaman selama 30 menit . Hal  itu dilihat dari harga paling besar yaitu pada kekuatan tarik 18,6 MPa.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan  terima kasih kepada Pusat Penelitian dan Pengabdian  Masyarakat Politeknik  Negeri Banyuwangi yang telah mendanai penelitian ini.
Lusi, Nuraini, Jurnal ROTOR, Edisi Khusus No. 3, Desember 2017

## DAFTAR PUSTAKA
Anwar K. 2012. Analisis Produksi Kapal Perikanan Berbahan  Dasar Kayu Dan Fiberglass. Skripsi: Institut Pertanian Bogor (IPB). Gibson, F Ronald, 1994. Plastics Engineering, Second Edition, pergamon
Press,UK.
Hadi Widodo YS. 1998. Sintesis  Komposit Serat  Bambu            dalam  Upaya  Pencarian Material Wahana Laut Maju. Surabaya: Lemlit ITS.
Lokantara P. dan Ngakan Putu G.S.
2007.Analisis  arah  dan  perlakuan  serat  tapis serta  rasio  epoxy  hardener  terhadap  sifat  fisis dan  mekanis  komposit  tapis/epoxy.  Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM Vol. 1 No. 1, Desember 2007 hal 15 – 21
Muharam S.A. 2011. Desain Dan Konstruksi Kapal Fibreglass  Di PT. Carita Boat
Indonesia Kecamatan Setu, Kota Tangerang Selatan,  Banten. Skripsi: Institut Pertanian
Bogor (IPB).
Nugroho   N.Y dkk. 2015. Karakterisasi Mekanik Material Komposit Serat  Organik Sebagai Bahan Alternatif  Prototipe Kapal Cepat. Neptunus Jurnal Kelautan, Vol. 19, No.
2, Januari 2015. Suwanto B. 2013. Pengaruh Temperatur Post-Curing Terhadap Kekuatan Tarik Komposit  Epoksi Resin Yang Diperkuat Woven Serat Pisang. E Jurnal Wahana
Politeknik Negeri Semarang hal 1-31.