## Karakteristik Kekuatan Tarik Dan Morfologi Biokomposit Pelepah Pisang Raksasa
Djoko Hari Praswanto* 1 , Soeparno Djiwo 2 , Eko Yohanes Setyawan 3 1,2,3 Jl. Bendungan Sigura – gura No. 2, Malang, Indonesia, Telp. 0341 - 551431
1,2,3 Jurusan Teknik Mesin S-1, FTI, ITN Malang e-mail: * 1 djoko@lecturer.itn.ac.id, 2 soeparno_d@yahoo.com, 3 yohanes_itn@yahoo.com

## ABSTRAK
Bikomposit  merupakan  material  baru  yang  didapat  dari  pepaduan  antara  serat dengan  matrik.  Material  komposit  ini  dikembangkan  untuk  dijadikan  material  yang  ramah lingkungan  dan  mempunyai  sifat  biodegradable.  Oleh  karena  itu  banyak  penelitian memusatkan pada material komposit berserat alam agar dapat menjadi material yang dapat mengurangi dampak pada lingkungan. Pada penelitian ini serat alam yang digunakan yaitu dari  serat  pelepah  pisang  raksasa.  Tujuan  penelitian  serat  pelepah  pisang  raksasa  ini dilakukan  untuk  memanfaatkan  pelepah  pisang  raksasa  yang  sudah  tua  dan  tidak menghasilkan  buah  menjadi  material  komposit  ramah  lingkungan.  Dalam  pembuatan komposit  dari  serat  pelepah  pisang  raksasa  ini  menggunakan  metode  hand  lay-up.  Sebelum pembuatan  komposit,  serat  terlebih  dahulu  direndam  alkali  NaOH  5%  agar  dapat memisahkan  kandungan  lignin  yang  menempel  pada  serat.  Setelah  perlakuan  alkali  pada serat  dilakukakan  pembuatan  komposit  menggunakan  metode  hand  lay-up  dengan  standar cetakan ASTM D-638 Type III untuk dilakukan pengujian Tarik dan SEM. Pada penelitian ini menggunakan  variasi  fraksi  massa  serat  30%,  40%  dan  50%.  Hasil  dari  pengujian  tarik komposit  serat  pelepah  pisang dengan  fraksi  massa  serat  yang  tertinggi pada  serat  pelepah pisang  50%  sebesar  3,85  kgf/mm 2 .  hal  ini  dikarenakan  semakin  besar  fraksi  massa  maka semakin banyak jumlah helai serat sehingga ikatan antar serat pada komposit semakin kuat .
Kata Kunci : Biokomposit, Pelepah pisang raksasa, SEM, Tensile Strength

## I. PENDAHULUAN
Komposit  merupakan  salah  satu  material yang  bisa  menyelesaikan  masalah  di  berbagai aplikasi  dan  memberikan  referensi  suatu produk baru di bidang material (Gon, D., 2012; Asabe, 2017). Akhir – akhir ini, pengembangan  komposit  dalam  menemukan aplikasi  baru  untuk  memperkuat  komposit yang  berasal  dari  serat  alami.  Serat  alami muncul  sebagai  material  terkemuka  sebagai variasi  dan  pengganti  yang  jumlahnya  masih berlimpah  bagi  serat  fiber  yang  mahal  dan tidak  bisa  diperbarui.  Serat  alami  merupakan penguat  komposit  yang  menjanjikan  untuk digunakan  sebagai  komposit  karena  murah, low  density,  stiffness,  high  specific  strength dan  modulus,  resiko  kesehatan  rendah,  mudah dan  aman  digunakan,  Ringan,  mudah  ditemui, bisa  diperbarui, non-abrasiveness ,  mudah  di proses, tidak mengandung racun, high
flexibility, acoustic insulation dan energi  yang digunakan  dalam  proses  lebih  rendah  (Junior, J.H.S.A,  2012;  Ravish,  B.V.,  2016).  Serat alami  seperti  sisal,  pisang,  goni,  kelapa  sawit, kenaf, dan sabut digunakan untuk memperkuat komposit  (Munirahmokhtar,  A.R,  2007). Komposit  berbasis  serat  alami  masih  dalam penelitian dikarenakan eco-friendly dan memiliki sifat khusus seperti mudah digunakan untuk  berbagai  aplikasi,  mudah  diuraikan, bebas  karbon, biodegradability ,  dan  bisa didaur  ulang  (Abedin,  M.Z.,  2006).  Didalam persiapan  pembuatan  komposit  mempunyai peran  penting  terhadap  hasil  komposit  pada saat  diuji.  Sebelum  pembuatan  komposit  serat diberikan  perlakuan  alkali  dengan  larutan NaOH.  Kosentrasi  larutan  alkali  NaOH  yang dapat  memaksimalkan  hasil  komposit  yaitu NaOH  5%.  Hal  ini  dikarenakan  dengan perlakuan alkali NaOH 5% dapat menghilangkan  lapisan  lignin  dan  serat  tidak sampai cacat  (Maryanti, B., 2011). Selain dari
perlakuan alkali pada serat, orientasi arah serat pada  komposit  juga  dapat  mempengaruhi  sifat mekanis  komposit.  Orientasi  arah  serat  yang mempunyai kekuatan tarik tertinggi pada serat batang  pisang  adalah  orientasi  serat  0° (Ezzema,  I.C.,  2014;  Srinivas,  Et  Al,  2017). Dari perkembangan penelitian komposit dengan  serat  alam  dan  metode  pembuatan komposit,  masih  banyak  lagi  serat  alam lainnya yang masih belum termanfaatkan salah satunya  serat  alam  pelepah  pisang  raksasa.  Di Pulau  Papua,  Indonesia  mempunyai  lahan pohon pisang raksasa yang luas. Pohon pisang raksasa  ini  tumbuh  dengan  sendirinya  karena kesuburan  tanah  didaerah  tersebut.  Dengan luasnya  lahan  pohon  pisang  ini,  kurang termanfaatkannya  pohon  pisang  yang  sudah tua dan tidak dapat berbuah kembali. Sehingga pada  saat  ini  pohon  pisang  raksasa  ini dijadikan  sebagai  komposit  serat  alam  agar dapat  menambah  referensi  baru  mechanical property  komposit  serat  pelepah  pisang raksasa.  Dalam mechanical  property pelepah pisang raksasa ini mempunyai elongation serat rata  –  rata 0,7% dengan  beban  yang diberikan 15  kg  pada  20  helai  serat.  Sedangkan  sehelai serat  pelepah  pisang  raksasa  mempunyai panjang  serat  rata  –  rata  20  cm  dengan  berat 0,0704  gram.  Dari mechanical  property yang terdapat  didalam  pelepah  pisang  raksasa  ini memungkinkan  mempunyai tensile  strength yang  tinggi  jika  dijadikan  sebagai  bahan komposit dengan matrik polyester (Wani, R.S., 2017; Setyawan et al., 2020).

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Pembuatan  komposit  dengan  cetakan  dari bahan  akrilik  dengan  model  cetakan  uji  tarik. Property cetakan  seuai  dengan  standar  ASTM D-638 Type III. Pembuatan cetakan menggunakan  laser  akrilik  agar  mendapatkan presisi  ukuran.  Perbandingan  serat  dengan matrik divariasikan menggunakan fraksi massa yaitu,  30%,  40%  dan  50%  serat.  Setelah dicampur  didalam  cetakan  diberikan  tekanan 40  Psi  dan  komposit  dapat  dikeluarkan  dari cetakan setelah 12 hours .
Gambar  1. Specimen  composites ASTM  D- 638 type III
Tabel  1. Dimensions  specimen ASTM  D-638 type III Dimensi Ukuran (mm) Toleransi (mm) W 19 ± 0,5 ( ±0,02) L 57 ± 0,5 (± 0,02) Wo 19 ± 3,4 (± 3,25) Lo 165 No Max G 50 ± 0,25 (± 0,010) D 115 ± 5 (± 0,2) R 76 ± 1 (± 0,04)

## Tensile Strength Testing
Tensile  strength  testing digunakan  untuk mengetahui mechanical property tensile strength pada  komposit  serat  alam  pelepah pisang  raksasa  dengan  matrik polyester. Tensile strength testing menggunakan machine Hung Ta HT-9502.
Gambar  2. Tensile  Strength  Testing  Machine Hung Ta

## IV.   HASIL DAN PEMBAHASAN

## Tensile Strength
Pada  gambar  4  mendeskripsikan  grafik dari  hasil  pengujian tensile  strength .  Data tensile  strength didapat  dari  rata  –  rata  hasil tensile strength setiap spesimen. Setiap variasi fraksi  massa  terdapat  3  spesimen  yang  siap diuji.  Dari  3  spesimen  setiap  fraksi  massa diambil rata – rata kemudian dijadikan grafik.
Tabel 2. Result Tensile Strength Testing
Fraksi Massa % Max Force (kgf) Yield Strength (kgf/mm 2 ) Tensile Strength (kgf/mm 2 ) 30 71,67 0,93 1,82 40 124,67 1,07 3,21 50 157,67 1,31 3,85
y = 1.015x + 0.93 R² = 0.9565 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 30 40 50 kgf/m m 2 % Tensile Strength
Gambar  3.  Effect  of  Fraksi  Massa  on  Tensile Strength
Variasi  fraksi  massa  pada  serat  pelepah pisang raksasa 30%, 40% dan 50% mempunyai peningkatan  nilai  tensile  strength.  Dimana penjelasan pada gambar 4 nilai tensile strength tertinggi  pada  fraksi  massa  50%.  Dari  setiap penambahan fraksi massa nilai tensile strength bertambah  tinggi.  Pada  setiap  penambahan fraksi  massa  ikatan  antar  serat  semakin  kuat, karena  didalam  penampang  komposit  setiap area  dipenuhi  dengan  serat.  Berbeda  dengan fraksi serat 30%, didalam penampang komposit banyak ruang kosong yang terisi oleh matrik  saja  sehingga  tidak mempunyai kekuatan pada komposit. Dilihat dari mechanical  property  serat  pelepah  pisang semakin  banyak  jumlah  helai  serat  pada komposit  maka  nilai  kekuatn  tarik  semaikn tinggi  hal  ini  menyebabkan  pada  fraksi  massa serat  50%  mempunyai  tensile  strength  paling tinggi  dibandingkan  yang  lainnya  karena  pada fraksi  massa  50%  jumlah  helai  serat  pelepah pisang paling banyak.
Ikatan  antar  serat  pada  fraksi  massa  50% mempunyai kekuatan ikatan serat yang merata disetiap ruang penampang. Sehingga pada saat pengujian  kekuatan  tarik  disetiap  penampang mempunyai  kekuatan  yang  menyebabkan kekuatan  tariknya  tinggi.  Sedangkan  pada fraksi  massa  30%  ikatan  serat  tidak  merata sehingga  terdapat  daerah  penampang  yang hanya  terisi  matrik  tanpa  ada  penguat  serat. Dengan  adanya  daerah  penampang  yang  tidak ada  penguat  ini  apabila  diberikan  beban  maka akan  mudah terjadi retak pada daerah tersebut sehingga komposit  lebih  mudah patah. Hal  ini terjadi karena matrik yang digunakan mempunyai  sifat  getas  sehingga  pada  daerah
penampang  yang  tidak  terisi  penguat  maka akan lebih mudah patah terlebih dahulu.

## 4.2 Yield Strength
Yield strength merupakan tegangan minimum  ketika  suatu  material  mengalami perubahan  dari  sifat  elastisnya.  Nilai  yield strength  ini dapat digunakan untuk  menetukan factor  safety  (Fs)  suatu  material  dalam pengaplikasian.  Dari  figure  5,  nilai  yield strength meningkat disetiap penambahan fraksi massa.
y = 0.19x + 0.7233 R² = 0.9774 0 0.5 1 1.5 2 2.5 30 40 50 kgf/m m 2 % Yield…

## Gambar 4. Effect of Fraksi Massa on Yield
Strength
Gambar  5  mendeskripsikan  penambahan yield  strength  pada  setiap  penambahan  fraksi massa.  Dengan  penambahan  yield  strength disetiap  penambahan  fraksi  massa  serat pelepah  pisang  raksasa  maka  sifat  elastis komposit  semakin  tinggi.  Hal  ini  dikarenakan semakin  banyak  fraksi  massa  kekuatan komposit  menyebar  secara  merata  sedangkan didalam  fraksi  massa  semakin  sedikit  terdapat ruang yang tidak terisi penguat sehingga bahan lebih  mudah  berubah  ke  sifat  plastis  karena sifat matrik yang digunakan getas.
Dengan  bertambahnya  nilai  yield  strength pada  komposit  maka  factor  safety  yang dimiliki  semakin  besar.  Dalam  menentukan factor  safety  salah  satunya  didapat  dari  yield strength suatu bahan. Hal ini dikarenakan pada formula  menentukan safety  factor didapat dari pembagian  yield  strengthd  dengan  tegangan desain.  Nilai  safety  factor  dianggap  aman apabila mempunyai nilai ≥1.

## 4.3 Morfologi Patahan
Gambar  5.  SEM  komposit  Serat  Pelepah Pisang Raksasa
Gambar  5  mendeskripsikan  morfologi patahan dari tensile strength. Terdapat perbedaan  antara  fraksi  massa  40%  dengan 50%  pada  daerah  patahan.  Didalam  fraksi massa  40%  didaerah  patahan  terdapat  garis garis retakan. Hal ini menjelaskan bahwa tidak meratanya  serat  penguat  sehingga  pada  saat dilakukan  tensile  strength  testing  timbul retakan  pada  daerah  yang  tidak  terdapat penguat sehingga komposit akan mudah patah. Sedangkan  pada  fraksi  massa  50%  didaerah patahan  tidak  terlihat  retakan.  Hal  ini menjelaskan  bahwa  pada  fraksi  massa  50% serat  penguat  dapat  tersebar  secara  merata. Selain  itu  orientasi  serat  pada  fraksi  massa 50%  dapat tersusun  secara  beraturan  sehingga ikatan  serat  pada  fraksi  tersebut  kuat  jika dibandingkan  dengan  fraksi  massa  40%  yang tidak beraturan.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Penambahan  fraksi  massa  pada  komposit serat  pelepah  pisang  raksasa  dapat  meningkat nilai  tensile  strength.  Nilai  tensile  strength tertinggi  pada  fraksi  massa  50%  sebesar  3,85 kgf/mm 2 .  Selain  itu  dengan  bertambahnya fraksi  massa  dapat  meningkatkan  nilai  yield
strength  sehingga  dengan  meningkatnya  yield strenht  nilai  safety  factor  semakin  besar.  Dari morfologi  patahan  tensile  strength  testing, fraksi massa 50% tidak terdapat retak didaerah patahan  dan  orientasi  serat  dapat  tersusun secara  beraturan  dibandingkan  dengan  fraksi massa 30% dan 40%.

## REFERENSI
Abedin,  M.Z.,  Beg,  M.D.H.,  Pickering,  K.L. and  Khan,  M.A.,  2006.  Study  on  the Mechanical  Properties  of  Jute/Glass
Fiber-Reinforced Unsaturated Polyester Hybrid  Composites:  Effect  of  Surface Modification  by  Ultraviolet  Radiation. Journal  of  Reiforced  Plastics  and Composites, 25(6), pp.575-588. Asabe,  Propat,  B.,  and  Bhosale,  S.B.,  (2017) Devlopment  and  Analysis  of  Natural Banana  Fiber  Composite.  International Journal  on  Recent  and  Innovation Trends in Computing and Communication, India. Carli,  S.A.,  Widyanto,  Ismoyo,  Haryanto, (2013). Effect of Glass Fiber Directions and  Matrik  Material  on  the  Power  of Composite  Airfoil  Profile  Fan  Blades. University of Diponegoro, Semarang.
Ezzema,  I.C.,  Menon,  A.R.,  Obayi,  C.S.,  and Omah,  A.D.  (2014).  Effect  of  Surface Treatment  and  Fiber  Orientation  on  the Tensile and Morphological Properties of Banana  Stem  Fiber  Reinforced  Natural Rubber Composite – 216-222.(2).
Gon, D., Das, K., Paul, P. and Maity, S., 2012. Jute  Composites  as  Wood  Subtitute. International Journal of Textile Science,
I(6), pp.84-93.
Junior,  J.H.S.A.,  Junior,  H.L.O.,  Amico,  S.C. and  Amado,  F.D.R.,  2012.  Study  of
Hybrid Intralaminate Curaua/Glass Composites.  Materials  &  Desaign,  42, pp. 111-117 Maryanti,  B.,  Sonief,  A.  A.,  and  Wahyudi,  S. (2011).  Effect  of  Alkalization  of Coconut-Polyester  Fiber  Composites  to Tensile  Strength.  Journal  Rekayasa Mesin.  Vol.2,  No.2-ISSN  0216-478X, II(2), 123-129. Munirahmokhtar,  A.R.  and  Hasan,  A.,  2007.
Characterization  and  Treatments  of Pineapple  Leaf  Fiber  Thermoplastic Composite for Construction Applications. Research Vot. No: 75147 Ravish,  B.V.,  M.S.V.,  Kumar,  Neha,  V.R.,
(2016)  Overview  of  Tensile  Property of  Banana  Fibre  Composite:  A
Retak Fraksi Massa 40%
Fraksi Massa 50%
Casestudy.  International  Journal  of Mechanical And Product Engineering, ISSN: 2320-2092. Setyawan  E.S.,  Djiwo,  S.,  Praswanto,  D.H., Siagian, P. (2020). Effect of cocopeat and  brass  powder  composition  as  a filler  on  wear  resistance  properties. IOP  Conference  Series  :  Materials Science and engineering 725 (1) Srinivas,  S.H.,  et  all,  (2017).  Mechanical Properties  of  Banana/Glass  Fibre
Reinforced Cashew Nut Shell Liquid/Polyester  Matrik  Composites. International Conference on Engineering and Information Technology Held, Malysia.
Wani,  R.S.,  and  Shitole,  R.R.,  (2017).  Tensile Testing  of  Bamboo  Fiber  Reinforced Epoxy  Composite.  IOSR  Journal  of Mechanical  and  Civil  Engineering.  E- ISSN:  2278-1684,  p-ISSN:2320-334X, PP.07-11.