Analisis kekuatan impak komposit serat batang pohon waru ( Hisbiscus tiliaceus )
Muhammad Irwan 1 , Neny Rasnyanti M Aras 2
1 Program Studi Teknik Perawatan Mesin, Akademi Komunitas Industri Manufaktur Bantaeng
2 Program Studi Analisis Kimia, Akademi Komunitas Industri Manufaktur Bantaeng
Desa Nipa-nipa, Kec. Pajjukukang, Kab. Bantaeng, Sulawesi Selatan 92461
Email korespondensi: muh.irwan@akom-bantaeng.ac.id

## Abstrak
Teknologi berwawasan lingkungan atau teknologi hijau saat ini menjadi fokus serius bagi negara-negara di seluruh dunia. Upaya pengembangan bahan-bahan ramah lingkungan merupakan salah satu prioritas, dan hal ini menjadi perhatian utama bagi para ahli yang terus melakukan kajian untuk mendukung kemajuan teknologi hijau ini. Kajian mengenai serat kulit batang pohon waru (Hibiscus tiliaceus) menjadi relevan. Serat ini telah mengalami  perlakuan  dengan  NaOH  dan  kunyit,  dan  digunakan  sebagai  penguat  dalam  komposit  atau dikombinasikan dengan resin epoksi. Kajian ini bertujuan untuk menguji sifat mekanisnya secara empiris dan diharapkan  memberikan  wawasan  yang  berharga  terkait  dengan  penerapan  teknologi  hijau  dan  ramah lingkungan.  Kajian  ini  bertujuan  untuk  mengidentifikasi  pengaruh  dari  beberapa  perlakuan  yang  dilakukan, perlakuan-perlakuan tersebut mencakup perendaman serat dalam larutan NaOH 5% selama 2 jam, pemanasan kunyit  20%  hingga  mencapai  suhu  70-80°C  yang  didiamkan  selama  2  jam,  serta  perendaman  dalam  larutan NaOH 5% selama 2 jam yang diikuti dengan pemanasan kunyit 20% hingga mencapai suhu 70-80°C yang juga didiamkan selama 2 jam terhadap kekuatan bending komposit serat kulit batang pohon waru. Pengujian impak ini  menggunakan  ASTM  256,  setelah  dilakukan  pengujian  impak,  didapatkan  spesimen  dengan  perlakuan perendaman  NaOH  5%  selama  2  jam  pada  komposit  serat  kulit  batang  waru,  menunjukkan  hasil  pengujian terbaik energi patah dengan nilai energi patah tertinggi mencapai 2,142 Joule, sedangkan untuk kekuatan impak terbaik didapatkan pada spesimen tanpa perlakuan dengan nilai 1,529 Joule/mm 2 .
Kata kunci : komposit, uji impak, hibiscus tilaceus.

## Abstract
Environmental  conscious  technology,  or  green  technology,  has  become  a  significant  focus  for  countries worldwide. The development of environmentally friendly materials is a top priority, and it is a major concern for researchers who continue to conduct studies to support the advancement of green technology. Research on the Hibiscus  tiliaceus  tree  bark  fiber  (known  as  'waru'  in  Indonesian) has  become  relevant  in  this  context.  These fibers have undergone treatment with NaOH and turmeric and are utilized as reinforcements in composites or combined with epoxy resin. This study aims to empirically assess their mechanical properties and is expected to provide valuable insights into the application of green and environmentally friendly technology. The objective of this research is to identify the effects of various treatments. These treatments include immersing the fibers in a NaOH 5% solution for 2 hours, heating the turmeric in a 20% solution to a temperature of 70-80°C, followed by a 2-hour incubation, as well as immersing the fibers in a NaOH 5% solution for 2 hours, followed by heating the turmeric  in a  20% solution  to 70-80°C for  another 2-hour period, with respect to  the bending strength  of  the waru tree bark fiber composites. Impact testing is conducted using ASTM 256, and the results show that the best impact  energy, with the highest fracture energy, is achieved  with the specimen that underwent the NaOH  5% solution  treatment  for  2  hours,  reaching  2.142  Joules.  The  best  impact  strength  was  observed  in  specimens without any treatment, with a value of 1.529 Joule/mm².
Keywords: composite, impact test, hibiscus tiliacueus.

## 1. Pendahuluan
Tantangan yang sedang dihadapi oleh para  ahli saat ini  adalah  mendukung  kemajuan  teknologi  yang lebih  ramah  lingkungan.  Salah  satu  pendekatannya adalah  menggunakan  teknologi  komposit  dengan serat alam, yang kini mendapat perhatian serius dan pengembangan dari berbagai negara di seluruh dunia [1]. Serat-serat alami dipilih dengan tujuan mencapai efisiensi yang tinggi untuk mendukung keberlanjutan dan  kualitas  hidup  yang  baik  [2].  Penggunaan
material  plastik  sintetis  telah  merambah  luas  dalam berbagai  aplikasi  di  seluruh  dunia  saat  ini,  bahkan telah  menggantikan  material  lain  seperti  logam  atau kaca  sebagai  bahan  dasar  untuk  berbagai  produk, termasuk  kemasan  makanan,  minuman,  peralatan dapur,  furnitur,  peralatan  elektronik,  peralatan kantor, dan banyak lagi [3].
Komposit  adalah  sebuah  jenis  material  yang dihasilkan  melalui  proses  rekayasa,  terbentuk  dari campuran  dua  atau  lebih  bahan  yang  memiliki
karakteristik yang berbeda, baik dari segi sifat kimia maupun fisik. Meskipun berbeda, sifat-sifat bahan ini tetap terjaga dalam komposit akhir. Untuk mengikat bahan-bahan  yang  berbeda  ini  dengan  kuat, seringkali diperlukan penambahan wetting agent [4].
Pohon  waru  merupakan  tumbuhan  yang  kaya  akan serat,  terutama  terdapat  dalam  kulit  batangnya. Pohon  waru  mudah  ditemukan  di  Indonesia  karena pertumbuhannya  yang  cepat  dan  penyebarannya yang  luas.  Pohon  waru  biasanya  memiliki  tinggi sekitar  5  hingga  15  meter,  dengan  batang  yang berwarna  cokelat,  berkayu,  berbentuk  bulat, bercabang,  dan  kayu  terasnya  relatif  ringan  namun cukup  padat,  memiliki  tekstur  yang  halus,  dan kekuatan yang cukup baik. Kayu waru ini digunakan dalam  berbagai  aplikasi,  termasuk  sebagai  bahan bangunan, pembuatan perahu, perkakas, ukiran, serta kayu  bakar.  Serat  yang  berasal  dari  pohon  waru diperoleh  dari  kulit  batangnya.  Setelah  kulitnya dikupas  dari  batang,  serat  dapat  diperoleh  dengan merendamnya dan memukul-mukulnya, menghasilkan  serat  yang  dikenal  sebagai  "lulup waru". Serat ini sangat baik untuk digunakan dalam berbagai aplikasi [5].
Dalam  kajian  ini,  serat  kulit  batang  pohon  waru ( Hibiscus tiliaceus ) yang telah diolah dengan NaOH dan  kunyit,  akan  digunakan  sebagai  bahan  penguat dalam  komposit.  Bahan  ini  akan  dicampur  dengan resin  epoksi,  dan  kemudian  sifat  mekanisnya  akan diuji  secara  empiris.  Tujuannya  adalah  memberikan kontribusi terhadap penerapan teknologi yang ramah lingkungan dan berwawasan ekologi.
Untuk mencapai ikatan yang kuat antara matriks dan serat,  modifikasi  permukaan  serat  diperlukan. Modifikasi  ini  bertujuan  untuk  meningkatkan kesesuaian antara serat alam dan matriks. Salah satu teknik  yang  digunakan  adalah  alkalisasi  pada  serat alam,  di  mana  serat  direndam  dalam  larutan  basa alkali.  Metode  ini  telah  terbukti  efektif  dalam menghasilkan serat alam yang berkualitas tinggi [6]. Matriks  dalam  suatu  komposit  adalah  fasa  yang mendominasi dalam hal volume, di mana volume ini merupakan  bagian  terbesar.  Matriks  biasanya  lebih lentur  ( ductile ),  namun  memiliki  kekuatan  dan kekakuan  yang  lebih  rendah.  Syarat  utama  bagi matriks  yang  digunakan  dalam  komposit  adalah bahwa  matriks  harus  mampu  mengalirkan  beban, sehingga  serat  harus  mampu  melekat  pada  matriks dan  kompatibel  satu  sama  lain,  artinya  tidak  ada reaksi  yang  mengganggu  antara  serat  dan  matriks [7].  Gambar  1  berikut  menunjukkan  susunan komposit.
Gambar 1. Komposit.
Kunyit  adalah  istilah  yang  umum  digunakan  di Indonesia,  meskipun  namanya  dapat  bervariasi  di berbagai  daerah.  Secara  ilmiah,  kunyit  dikenal sebagai kurkuma .  Di  India,  kunyit  juga  dikenal dengan  nama kurkuma atau turmerik .  Komponen yang memberikan warna kuning pada kunyit disebut kurkuminoid .  Rimpang  kunyit  memiliki  manfaat sebagai  anti  inflamasi,  anti  oksidan,  anti  mikroba, dan  dapat  meningkatkan  fungsi  pencernaan  pada unggas [8].
Resin  epoksi  adalah  jenis  polimer  termoset  yang sering  digunakan  sebagai  komponen  dalam pembuatan  komposit.  Resin  epoksi  memiliki sejumlah  keunggulan,  termasuk  ketahanan  terhadap panas  dan  kelembaban,  sifat  mekanik  yang  baik, ketahanan  terhadap  zat  kimia,  sifat  isolator, kemampuan  perekat  yang  baik  terhadap  berbagai bahan,  serta  kemudahan  dalam  proses  pengolahan [9].

## 2. Metode
Serat  kulit  batang  pohon  waru  awalnya  dibersihkan dengan  mencucinya  menggunakan  air  mengalir untuk  menghilangkan  getah  yang  menempel. Kemudian serat dikeringkan dengan cara mengangin-anginkannya  sampai  benar-benar  kering. Selanjutnya,  serat  tersebut  direndam  dalam  larutan NaOH  5%  selama  2  jam,  lalu  dipanaskan  bersama campuran kunyit 20% dan air sebanyak 80% hingga mencapai suhu 70-80°C, dan dibiarkan selama 2 jam. Setelah  tahap  perendaman  selesai,  serat  waru kembali  dikeringkan  dengan  cara  mengangin- anginkannya  sampai  kering,  kemudian  serat  kulit batang  pohon  waru  diatur  dalam  cetakan  untuk pembuatan  spesimen.  Ukuran  cetakan  yang digunakan  adalah  250  mm  x  200  mm  x  10  mm. Sebelum  menuangkan  resin  epoksi,  cetakan  dilapisi dengan wax mold release atau kit motor/mobil untuk memudahkan  pengambilan  spesimen  setelah  proses pengeringan.  Resin  epoksi  dicampur  dengan hardener dalam  perbandingan  50:50  sebelum dicurahkan ke dalam cetakan.
Setelah  dicampur  resin  epoksi  dengan hardener dalam  perbandingan  50:50,  proses  berlanjut  dengan menuangkan sebagian dari campuran resin ke dalam cetakan.  Kemudian  serat  kulit  batang  pohon  waru yang  telah  disusun,  ditempatkan  di  atas  resin.  Sisa campuran resin dalam gelas ukur juga dituangkan ke dalam cetakan, sambil dipukul-pukul dengan sendok

## Matriks
Reinforcementent Komposit
untuk  memastikan  campuran  resin  meresap sepenuhnya  ke  dalam  serat.  Setelah  itu,  cetakan ditutup dengan plat dan ditekan dengan alat penekan.
Proses  pengeringan  kemudian  dilakukan  hingga sepenuhnya  kering,  yang  memakan  waktu  sekitar sepuluh  jam.  Setelah  komposit  benar-benar  kering, komposit  diambil  dari  cetakan  menggunakan  pisau atau cutter .  Benda  uji  kemudian  siap  dipotong menjadi  spesimen  yang  akan  digunakan  untuk pengujian  impak.  Setelah  semua  tahap  tersebut selesai,  data  pengujian  dikumpulkan  dan  hasilnya dibahas  dalam  bagian  pembahasan.  Selanjutnya, kesimpulan disusun sesuai dengan tujuan yang telah disusun.
Proses  pengeringan  dilakukan  sampai  benar-benar kering yaitu sekitar sepuluh jam. Proses pengambilan komposit  dari  cetakan  yaitu  menggunakan  pisau ataupun cutter .  Benda  uji  siap  dipotong  menjadi spesimen.  Setelah  itu  dilakukan  pengujian  impak. Melakukan  pengumpulan  data  dan  membahas  hasil pada pembahasan, kemudian menyiapkan kesimpulan sesuai dengan tujuan kajian.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pembuatan  spesimen  komposit  dilakukan  untuk mengevaluasi sifat kekuatan impak dari material uji, dengan spesimen yang dihasilkan, mengikuti standar ASTM  256.  Gambar  spesimen  uji  impak  komposit dapat dilihat pada Gambar 2 di bawah ini.
Gambar 2 . Spesimen uji impak standar ASTM 256 [10].
Besarnya tenaga untuk mematahkan batang uji dapat dihitung  dengan  Persamaan  (1)  dan  Persamaan  (2) berikut [10].
𝑊 = 𝑚𝑥𝑔𝑥𝑅(𝐶𝑜𝑠𝛽 − 𝐶𝑜𝑠𝛼) (1)
Persamaan (1) menunjukkan bahwa W adalah energi patah  (J), m adalah  berat  pendulum  (kg), g adalah percepatan gravitasi (m/s 2 ), R adalah jarak pendulum ke  pusat  rotasi  (mm), Β adalah  sudut  pendulum setelah  menabrak  benda  uji  ( o ),  dan a adalah  sudut pendulum tanpa benda uji ( o ).
𝑎 = (2)
Persamaan  (2)  menunjukkan  bahwa a adalah kekuatan  impak  (J/mm 2 ), b adalah  lebar  spesimen (mm), d adalah tebal spesimen (mm), dan W adalah energi yang diserap  spesimen (J). Hasil perhitungan ditunjukkan pada Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Hasil perhitungan pengujian impak spesimen.
Kode Spesimen Sudut Akhir ( β ) Sudut awal ( α ) W a Normal 138 160 2,840  1,52 9 NaOH 132 160 2,876  0,06 7 Kunyit 143 160 1,505  0,02 9 Naoh+kunyi t 133 160 2,142  0,04 2
Gambar  3  di  bawah  ini  menunjukkan  energi  patah yang telah dihasilkan, sedangkan Gambar 4 di bawah ini menunjukkan kekuatan impak spesimen.
Gambar 3. Energi patah dari hasil dari pengujian impak.
Gambar 3 . Kekuatan impak spesimen.
Berdasarkan  hasil  pengujian,  didapatkan  bahwa spesimen  dengan  perlakuan  perendaman  NaOH  5% selama 2 jam pada komposit serat kulit batang waru ( Hibiscus  tiliaceus )  menunjukkan  hasil  yang  paling baik.  Pada  spesimen  tersebut,  nilai  kekuatan  impak terendah  yang  tercatat  adalah  sebesar  0,026 Joule/mm 2 ,  yang  menunjukkan  bahwa  komposit tersebut  mampu  menahan  gaya  impak  dengan  baik. Selain  itu,  nilai  kekuatan  impak  tertinggi  yang tercatat adalah sebesar 0,042 Joule/mm 2 , menunjukkan  tingkat  kekuatan  yang  optimal  pada material tersebut.
Selain  kekuatan  impak,  spesimen  dengan  perlakuan perendaman  NaOH  5%  juga  menunjukkan  energi patah  yang  baik.  Nilai  energi  patah  terendah  yang tercatat  adalah  sebesar  1,133  Joule,  dan  nilai  energi patah  tertinggi  mencapai  2,142  Joule.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  komposit  tersebut  memiliki kemampuan  yang  baik  dalam  menyerap  energi sebelum mengalami kegagalan struktural.
Dengan  demikian,  spesimen  dengan  perlakuan perendaman NaOH 5% selama 2 jam pada komposit serat kulit batang waru menunjukkan hasil pengujian terbaik dalam hal kekuatan impak dan energi patah. Hasil ini menunjukkan potensi penggunaan material ini  dalam  aplikasi  yang  membutuhkan  ketahanan terhadap  gaya  impak  dan  kemampuan  menyerap energi yang baik.

## 4. Kesimpulan
Spesimen  dengan  perlakuan perendaman  NaOH  5% selama 2 jam pada komposit serat kulit batang waru menunjukkan  hasil  pengujian  terbaik  dalam  hal kekuatan  impak  dan  energi  patah.  Hasil  ini menunjukkan potensi penggunaan material ini dalam aplikasi  yang  membutuhkan  ketahanan  terhadap gaya  impak  dan  kemampuan  menyerap  energi  yang baik.

## Ucapan Terima Kasih
Ucapan  terima  kasih  kepada  Laboratorim  Metalurgi Fisik, Universitas Hasanudin Makassar dan Akademi Komunitas Industri Manufaktur Bantaeng.

## Daftar Pustaka
[1] Renreng Ilyas, “Kekuatan Tarik Komposit Serat Kelapa  (  Cocos  Nucifera  )  Dengan  Perlakuan Curcuma  Domestica,”  vol.  6,  no.  1,  hal.  540– 544, 2015.
[2] H. A. Siregar, B. Umroh, D. Kurniadi, P. Studi, T. Mesin, dan U. M. Area, “Simulasi Kekuatan
Mekanis Material Komposit Tempurung Kelapa Menggunakan Metode Elemen Hingga Mechanical  Strength  Simulation  Of  Coconut
Shell Composite Material Using Finite Element Method,” vol. 3, no. 01, hal. 39–44, 2019.
[3] A.  Rianto  dan  S.  Soeparman,  “Karakterisasi Kekuatan Bending dan Hidrofobisitas Komposit Serat Kulit Waru ( Hibiscus tiliaceus ) Kontinyu Bermatrik  Pati  Ubi  Kayu,”  vol.  2,  no.  2,  hal.
130–136, 2011.
[4] N. Nurun, Teknologi Material Komposit . 2013.
[5] S. M. B. R. Agung Prasetyo, Helmy Purwanto, “Pengaruh  Waktu  Perendaman  Serat  Kulit Pohon Waru (Hibiscus Tiliaceus) Pada Air Laut Terhadap Struktur Mikro Dan Kekuatan Tarik,”
Momentum , vol. 12, No.2, hal. 42–47, 2016.
[6] Maryanti, “Pengaruh Alkalisasi Komposit Serat Kelapa-Poliester  Terhadap  Kekuatan  Tarik,” vol. 2, no. 2, hal. 123–129, 2011.
[7] I.  Mawardi,  A.  Rizal,  J.  T.  Mesin,  dan  P.  N. Lhokseumawe,  “Kajian  perlakuan  serat  sabut kelapa  terhadap  sifat  mekanis  komposit  epoksi serat sabut kelapa,” vol. 15, 2017.
[8] M.  Amo,  “Pengaruh  penambahan  kunyit (Curcuma domestica val)dalam ransum terhadap kualitas telur puyuh(Coturnix-coturnix japonica),” J. Zootek , vol. Vol.33 No., hal. 48– 57, 2013.
[9] A. K. Karo dan A. Handayani, “Aplikasi Resin Epoksi  Sebagai  Matriks  Pada  Pembuatan Komposit  Magnetostriktif  Terfenol-D  Prosedur Pembuatan  Komposit  Terfenol-D-,”  hal.  115– 119, 2007.
[10] T.  Molding  dan  E.  Materials,  “Standard  Test Methods  for,”  vol.  10,  no.  Reapproved  2018, hal. 1–20, 2019.