Pengaruh Orientasi Sudut Anyam Lamina Pada Fiberglass Terhadap Kekuatan

## Tarik Komposit Matriks Polyester
Risal 1) , Sudarsono 2) , Abd. Kadir 3)
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo
2,3 Staf Pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo Jl. H.E.A Mokodompit Kampus Baru Tridharma Anduonohu, Kendari 93232 Email Penulis: rivalrisal2@gmail.com Article Info Abstrak
Available online  June 29, 2020
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan tarik komposit fiberglass terhadap  orientasi  sudut  anyam  lamina.  Dalam  penelitian  ini  pembuatan  komposit menggunakan metode hand lay-up , dengan fraksi serat-matriks 30 % : 70 %. Spesimen dibuat dengan standar uji tarik ASTM D 638-01. Hasil penelitian  menunjukan bahwa nilai s p e si m e n uji tarik tertinggi dengan orientasi sudut anyam lamina 0 o /90 o , 0 o /90 o , 0 o /90 o , 0 o /90 o , 0 o /9 0 o , 0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o yaitu  sebesar  135,568  N/mm 2 ,  sedangkan  nilai  spesimen  uji  tarik terendah terdapat pada orientasi sudut anyam lamina 0 o /90 o , 15 o /105 o , 30 o /120 o , -15 o /-105 o , -15 o /-105 o , 30 o /120 o , 15 o /105 o , 0 o /90 o dengan nilai teganggan tarik sebesar 106, 447 N/mm 2 .
Kata  kunci : Komposit, fiberglass, polyester , orientasi sudut, kekuatan tarik

## Abstract
The purpose of this research is to find the tensile strength of fiberglass composite against the orientation of the lamina weaving angle. In this research composite making uses a hand lay - up  method,  with  a  fiber-matrix  fraction  of  30  %  :  70 %. Specimen were made with ASTM D 638-01 tensile test standar. The result showed that the highes tensile test specimen value with the orientation of the weaving lamina angel is 0 o /90 o , 0 o /90 o , 0 o /90 o , 0 o /90 o , 0 o /90 o , 0 o /90 o , 0 o /90 o , 0 o /90 o which is 135,568 N/mm 2 . While the lowest tensile test specimen value are in the orientation  of  the  weaving  angles  of  lamina  0 o /90 o ,  15 o /105 o ,  30 o /120 o ,  -15 o /-105 o , -15 o /- 105 o , 30 o /120 o , 15 o /105 o , 0 o /90 o , with voltage values tensile strength of 106,447 N/mm 2 .
Keywors: Composite, fiberglass, angle orientation, tensile trength.

## 1. Pendahuluan
Salah  satu  ilmu  yang  berkembang  saat  ini adalah  ilmu  material.  Logam  adalah  salah  satu conto material yang banyak dignakan, akan tetapi material  logam  memiliki  saifat  yang  kurang  baik yaitu  berat  dan  tidak  tahan  terhadap  korosi. Karena sifat material logam yang berat dan tidak tahan terhadap korosi, maka dibutuhkan material baru  dalam  industry  saat  ini. Hal  tersebut  yang mendasari banyak perusahaan manufaktur beralih menggunakan  material  komposit  untuk  dijadikan bahan alternatif [1].
Komposit  merupakan  penggabungan  dua atau  lebih  material  yang  berbeda  sebagai  suatu
kombinasi  yang  menyatu.  Komposit  terdiri  dari dua  bagian  yaitu  matriks  sebagai  pengikat  atau pelindung  komposit  dan  reinfoecement  sebagai bahan penguat komposit [2].
Sifat  bahan  komposit sangat dipengruhi oleh sifat dan distribusi unsur penyusun, serta interaksi antara keduanya. Parameter lain yang mempengaruhi  sifat  bahan  komposit  adalah bentuk,  ukuran,  orientasi  dan  distribusi  dari penguat ( filler ) dan beberapa ciri-ciri dari matriks. Peran  utama  dalam  komposit  berpenguat  serat adalah  untuk  memindahkan  tegangan  (stress) antara  serat,  memberikan  ketahanan  terhadap lingkungan  yang  merugikan  dan  menjaga
ENTHALPY:  Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
permukaan  serat  dari  efek  mekanik  dan  kimia. Kontribusi serat sebagian besar berpengaruh pada kekuatan tarik bahan komposit [3].
Fiberglass atau serat kaca telah dikenal orang sejak lama, dan bahkan peralatan-peralatan yang terbuat dari kaca mulai dibuat sejak awal abad ke 18.  Mulai  akhir  tahun  1930-an, fiberglas dikembangkan melalui proses filament berkelanjutan  ( continuous  filament  proces ) sehingga  mempunyai  sifat-sifat  yang  memenuhi syarat  untuk  bahan  industri,  seperti  kekuatanya tinggi,  elastis,  dan  tahan  terhadap  temperature tinggi. Fiberglass merupakan  bahan  paduan atau campuran  beberapa  bahan  kimia  (bahan Kommposit)  yang  bereaksi  dan  mengeras  dalam waktu  tertentu.  Bahan  ini  mempunyai  beberapa keuntungan dibandingkan bahan logam, diantaranya  lebih  ringan,  lebih  muda  dibentuk dan lebih murah [4].
Proses pembentukan lamina menjadi laminate  dinamakan  proses  laminai.  Sebagai elemen  dari  sebuah  struktur,  lamina  yang  serat penguatnya  searah  saja  pada  umumnya  tidak menguntungkan karena memiliki sifat yang buruk. Untuk  itulah  struktur  komposit  dibuat  dalam bentuk  laminate  yang  terdiri  dari  beberapa macam  lamina  atau  lapisan  yang  diorientasikan dalam  arah  yang  diinginkan  dan  digabungkan sebagai sebuah unit struktur [5].
Kekutan mekanik komposit sangat berpengaruh terhadap lapisan yang diberikan  hal ini perna dilakukan penelitian tentang analisa sifat mekanik  komposit  terhadap  lapisan  yang berbeda. Dari hasil penelitian menunjukan bahwa komposisi  campuran  yang  memiliki  tegangan paling  tingg  terdapat  pada  variasi  5  lapis, sedangakan  kekuatan  tarik  terendah  terdapat pada  variasi  2  lapis.  Hal  ini  menunjukan  semakin banyak  lapisan  suatu  komposit  maka  kekuatanya semakin baik [6].
Orientasi  serat  juga  merupakan  suatu  hal yang  harus  diperhatikan  dalam  suatu  struktur komposit  hal  ini  seperti  yang  ditunjukan  pada penelitian  tentang  pengaruh  variasi  arah  serat pada susunan lamina komposit serat gelas dengan matriks  polyester  terhadap  sifat  mekanik  hasil pengujian  bending.  Dari  hasil  pengujian  bending dapat  disimpulkan  bahwa variasi arah serat pada susunan  lamina  sangat  berpengaruh  terhadap hasil pengujian bending [7].
Fiberglass atau  serat gelass adalah kaca cair yang  ditarik  menjadi  serat  tipis  dengan  garis tengah  sekitar  0,005  mm – 0,01  mm.  Serat  ini dapat  dipintai  menjadi  benang  atau  ditenun
menjadi kain, dan kemudian diresapi dengan resin sehingga  menjadi  bahan  yang  kuat  dan  tahan korosi  untuk  digunakan  sebagai  badan  mobil dan bangunan kapal. Dia juga digunakan sebagai agen penguat  untuk  banyak  produk  plastik,  material komposit  yang  dihasilkan  dikenal  sebagai  plastik diperkuat  serat  gelas  ( glass  reinforced  plastic, GRP ) atau epoxy diperkuat glass-fiber (GRE) [8]. Anyaman  dilakuan dengan cara menumpang tindihkan  (menyilangkan)  bahan  anyam  yang berupa  lungsi  dan  pakan.  Lungsi  merupakan bahan  anyaman  yang  menjadi  dasar  media anyam,  sedangkan  pakan  yaitu  bahan  anyaman yang  digunakan  sebagai  media  anyaman  dengan cara  memasukan  ke  dalam  bagian  lungsi  yang sudah siap di anyam [9].
Untuk  mengetahui  kekuatan  tarik  dari  suatu material,  maka  yang  harus  dilakukan  adalah melakukan pengujian terhadap material tersebut. Hubungan  antara  tegangan  dan  regangan  pada beban  tarik  ditentukan  dengan  rumus  sebagai berikut Rabiul (2013) dalam [10]
F = σ . A atau σ = F A (1)
Dimana : σ : tegangan (N/mm²) F : beban (N) A : luas penampang (mm 2 )

## 2. Metode Penelitian

## Alat dan Bahan
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini yaitu  cetakan  komposit,  gelas  ukur,  timbangan digital,  gerinda,  kertas  amplas,  suntikan,  kuas, spidol, gunting, cuter dan penggaris.
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini yaitu  serat fiberglass , resin  polyester ,  katalis MEKPO dan mirror glaze .

## Prosedur Pembuatan Komposit
Adapun  proses  pembuatan  komposit  dalam penelitian  ini  dimulai  dari  menyiapkan  alat  dan bahan setelah siap dilanjutkan dengan mengoleskan mirror  glaze pada  cetakan  agar komposit tidak melekat pada cetakan, Mencampur resin dan katalis ke dalam gelas ukur sesuai  dengan  fraksi  volume  yang  telah  di tentukan  lalu  mengadu  secara  perlahan  hingga merata  lalu  tuangkan  campuran  resin  ke  dalam cetakan  sesuai  dengan  ukuran  yang  telah  di tentukan,  ratakan  campuran  resin  dengan menggunakan  kuas  secara  merata  dan  masukan lembaran  serat  secara  perlahan,  tuangkan  lagi
campuran  resin  kedalam  cetakan  yang telah diisi dengan  lembaran  serat  yang  pertama  setelah diratakan campuran resin masukan lagi serat dan mengulanginya  sampai  lapisan  ke  delapan  lalu ratakan permukaan campuran resin pada cetakan kemudian  menutup  cetakan  dengan  penutup cetakan  lalu  ditekan  dengan  menggunakan dongkrak  dan  biarkan  komposit  mongering  5-6 jam.  Setelah  mongering  keluarkan  komposit  dari cetakan  lalu  potong  dan  bentuk  komposit  sesuai standar  uji  tarik  yang  telah  ditentukan  hingga komposit  siap  dilakukan  pengujian  tarik.  Untuk skema  susunan  anyaman  dan  susunan  specimen dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 1. Skema susunan anyam
Gambar 2. Skema susunan spesimen

## Proses Pembuatan Specimen Uji
Komposit yang telah dicetak dipotong-potong dengan  menggunakan  gerinda  sesuai  ukuran standar  uji  tarik  ASTM  D  638-01.  Selanjutnya tahapan finshing dimana  dilakukan  proses
pengamplasan  pada  permukaan  specimen  yang bertujuan  untuk  menghaluskan  permukaan specimen  uji  agar  pada  saat  pengujian  specimen akan  mengalami  patah  atau  gagal  pada  daerah yang di inginkan.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pengujian  tarik  dilakukan  untuk  mengetahui kekuatan  tarik  dari orientasi sudut anyam lamina pada fiberglass
Table 1. data hasil uji tarik pada komposit fiberglass dengan orientasi sudut anyam lamina
Orientasi Sudut Tegangan Tarik N/mm²) Tegangan Tarik Rata-rata (N/mm²) 1 2 3 Spesimen 1 147.912 125.385 133.407 135.568 Spesimen 2 131.758 111.648 130.879 124.762 Spesimen 3 86.484 111.538 121.319 106.447
Berdasarkan tabel di atas menunjukan bahwa kekuatan  tarik  paling  tinggi  pada  spesimen  1 dengan  orientasi  sudut  anyam  lamina  0°/90 o , 0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o , 0 o /90 o ,  dengan  nilai  rata-rata  tegangan  tarik sebesar 135,568 N/mm², diikuti dengan spesimen 2  dengan  orientasi  sudut  anyam  lamina  0°/90 o , 15°/105 o , 30°/120 o , 45°/135 o , 45 o /135 o , 30 o /120 o , 15 o /105 o , 0 o /90 o , dengan nilai rata-rata tegangan tarik  sebesar  124,762  N/mm².  Sementara  nilai tegangan tarik terendah pada spesimen 3 dengan orientasi sudut anyam 0°/90 o , 15°/105 o , 30°/120 o , -15°/-105 o , -15 o /-105 o , 30 o /120 o , 15 o /105 o , 0 o /90 o , dengan  nilai  rata-rata  tegangan  tarik  sebesar 106,447 N/mm².
Berikut  adalah  grafik  yang  menunjukan teganggan  tarik  berdasarkan  orientasi  sudut anyam lamina pada fiberglass
Gambar 2. Grafik hubungan antara tegangan tarik dan orientasi sudut anyam
Terlihat  jelas  pada grafik diatas bahwa pada komposit  dengan  orientasi  sudut  anyam  lamina pada  fiber  glass  dengan  orientasi  sudut  0 o /90 o , 0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o , 0 o /90 o ,  memiliki  tegangan  tarik  maksimum sebesar  135,568  N/mm 2 ,  pada  orientasi  sudut 0 o /90 o ,  15 o /105 o ,  30 o /120 o ,  45 o /135 o ,  45 o /135 o , 30 o /120 o ,  15 o /105 o ,  0 o /90 o ,  memiliki  tegangan tarik  maksimum  sebesar  124,762  N/mm2,  dan pada  orientasi  0 o /90 o ,  15 o /105 o ,  30 o /120 o ,  -15 o /- 105 o ,  -15 o /-105 o ,  30 o /120 o ,  15 o /105 o ,  0 o /90 o , memiliki  tegangan  tarik  maksimum  sebesar 106,447 N/mm 2 .
Berdasarkan  grafik  diatas  dapat  dikatakan bahwa  orientasi  serat  sangat  berpengaruh terhadap  kekuatan  tarik  komposit.  Fenomena  ini terjadi  karena  pada  susunan  orientasi  sudut anyam  lamina  dengan  sudut  0 o /90 o ,  0 o /90 o , 0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0o/90o,  0o/90o,  0 o /90 o , serat  dapat  berfungsi  secara  optimal  menahan beban yang diberikan pada komposit karena arah serat  fiber  searah  dengan  arah  pengujian  tarik yang  di  berikan  sehingga  gaya  yang  di  terima matriks  diteruskan  ke  serat  yang  searah, sedangkan  untuk  orientasi  sudut  anyam  lamina dengan  sudut  0 o /90 o ,  15 o /105 o ,  30 o /120 o , 45 o /135 o ,  45 o /135 o ,  30 o /120 o ,  15 o /105 o ,  0 o /90 o , jika  dilihat  dari  hasi  patahan  kerusakan  yang terjadi  yaitu  disebabkan  terlepasnya  anyaman disetiap  layer  sehingga  matrik  tidak  mampu menahan  gaya  yang  diberikan  dan  diteruskan pada  serat  hingga  mengalami  kerusakan,  sama halnya  dengan  orientasi  sudut  anyam  lamina 0 o /90 o , 15 o /105 o , 30 o /120 o , -15 o /-105 o , -15 o /-105 o , 30 o /120 o ,  15 o /105 o ,  0 o /90 o ,  jika  dilihat  pada kerusakan yang terjadi banyaknya anyaman serat
yang  terlepas  disetiap  layernya  hingga  matrik mengalami  kerusakan  perupa  pecahan.  Dalam pembuatan  komposit  tata  letak  dan  arah  serat dalam  matriks  yang  akan  menentukan  kekuatan mekanik  komposit,  dimana  letak  dan  arah  dapat mempengaruhi  kinerja  komposit  tersebut  [11]. Arah  serat  sangat  mempengaruhi  kekuatan komposit  lamina,  hal  ini  sejalan  dengan pernyataan  [12]  yang  menyimpulkan  bahwa dalam  arah  memanjang  kekuatan  tarik  dan kekuatan  dari  sudut  0 o ,  0 o komposit  laminasi ditemukan  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan sudut 0 o , -45 o komposit laminasi.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  pada  pengaruh orientasi  sudut  anyam  lamina  pada  fiber  glass terhadap  kekuatan  tarik  komposit  matriks polyester dapat disimpulkan bahwa kekuatan tarik paling  tinggi  terjadi  pada  orientasi  sudut  anyam lamina  pada  fiber  glass  dengan  orientasi  0 o /90 o , 0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o ,  0 o /90 o , 0 o /90 o dengan  nilai  tegangan  tarik  sebesar 135,568  N/mm²  dan  tegangan  tarik  terendah dengan  orientasi  0 o /90 o ,  15 o /105 o ,  30 o /120 o ,  - 15 o /-105 o ,  -15 o /-105 o ,  30 o /120 o , 15 o /105 o , 0 o /90 o dengan  nilai  tegangan  tarik  sebesar  106,447 N/mm².  Jadi  dalam  pembuatan komposit dengan orientasi  sudut  nyam  lamina  pada  fiber  glass, orientasi  sudut  sangat  berpengaruh  terhadap kekuatan tariknya.

## 5. Saran
Berdasarkan  hasil  penelitian  pada  pengaruh orientasi  sudut  anayam  lamina  pada  fiber  glass terhadap  kekuatan  tarik  komosit  matriks polyester maka menyarankan sebaiknya:
1. Pada saat proses pembuatan komposit dengan metode  hand  lay-up,  saat  menuangkan campuran resin kedalam cetakan diperhatikan proses pemerataan nya.
2. Untuk  melakukan  percobaan  berikutnya sebaiknya  menggunakan  serat  kontinu  agar dapat  diketahui  perbedaan  antara  serat kontinyu  dan  serat  anyaman  dengan  arah sudut yang sama.
3. Perlu  dilakukan  pengujian  tarik pada berbagai arah  sudut  untuk  mengetahui  kekuatan  tarik disetiap orientasi sudutnya.
135.568 124.762 106.447 0 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000 0°/90°, 0°/90°, 0°/90°, 0°/90°, 0°/90°, 0°/90°, 0°/90°, 0°/90° 0°/90°, 15°/105°, 30°/120°, 45°/135°, 45°/135°, 30°/120°, 15°/105°, 0°/90° 0°/90°, 15°/105°, 30°/120°, - 15°/-105°, - 15°/-105°, 30°/120°, 15°/105°, 0°/90° K ek u at a T ar ik ( N /m m ²) Sudut Anyam
[1]  Agustunus  Adi  Ermawan,  "Penambahan Presentase  Serat  Dan  Jumlah  Lapisan  (1-)
Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Fiberglass-polyester (Yukalac c-108 b Justus)," p. 1, 2018.
[2]  Sofyan  Djamil,  Sobron  Y  Lubis,  and Hartono, "Kekuatan  Tarik  KOmposit  Matriks  Polimer Berpenguat Serat Alam Bambu Gigantochloa Apus  Jenis  Anyam  Diamond  Braid  Dan  Plai Weave," Jurnal  Energi  Dan  Manufaktur , vol. 7, no. 1, p. 1, 2014.
[3]  Firman  Yasa  Utama  and  Hanna  Zakiyya, "Pengaruh  Variasi  Arah  Serat  Komposit Berpenguat  Hibrida  Fiberhybrid  Terhadap Kekuatan Tarik Dan Densitas Material Dalam Aplikasi  Body  Part  Mobil," Mekanika ,  p.  61, 2016.
[4]  Ahmad  Haryono,  "Pemanfaatan  Fiberglass Untuk  Pembuatan  Bodi  Plastik  Kendaraan," Politeknosains , p. 11, 2011.
[5]  Nurun  Nayiroh.  (2013,  Nov.)  Nurun. lecturer.uin.ac.id.
[6]  Andi  Tri  Setiawan,  Salimin,  and  Nanang Endriatno,  "Analisa  Sifat  Mekanik  Komposit Serat  Gelas  Pada  Lapisan  Yang  Berbeda," Jurnal  Ilmiah  Mahasiswa  Teknik  Mesin ,  pp. 47-52, 2019.
[7]  Hendra  Wibowo  and  Tri  Hartutuk  Ningsih, "Pengaruh  Variasi  Arah  Serat  Pada  Susunan Lamina  Komposit  Serat Glass Dengan Matrik Polyester  Terhadap  Sifat  Mekanik  Hasil Penggujian Bending," JPTM , pp. 93-99, 2018.
[8]  Nasmi  Herlina  Sari,  Ahmad,  and  Yudhyadi, "Ketahanan  Bending  Komposit  Hybrid  Serat Batang  Kelapa/Serat  Gelas  Dengan  Matrik Urea  Formaldehyde," Jurnal  Ilmiah  Teknik Mesin Cakram , pp. 91-97, 2011.
[9]  Asidigianti  Surya  Patria  and  Siti  Mutmaniah, "Kerajinan  Anyam  Sebagai  Pelestarian Kearifan Lokal," Dimensi , pp. 1-10, 2015.
[10] Marzan,  Abd.  Kadir,  and Aminur, "Pengaruh Pola  Anyaman Terhadap Kekuatan Tarik Dan Bending Komposit Berpenguat Serat Bambu," Dinamika  Jurnal  Ilmiah  Teknik  Mesin ,  vol.  6, no. 1, pp. 9-17, 2014.
[11] Hendriwan  Fahmi  and  Harry  Hermansyah, "Pengaruh  orientasi  Serat  Pada  Komposit Resin  Polyester/Serat  Daun  Nenas  Terhadap Kekuatan Tarik," Jurnal Teknik Mesin , pp. 46- 52, 2011.
[12] Md. Rashnal Hossain, Md. Aminul Islam, Aart Van  Vuurea,  and  Ignaas  Verpoest,  "Tensile Behavior  Of Environment Friendly Jute Epoxy Laminated Composie," Procedia Engineering , pp. 782-788, 2013.