Terbit online pada laman web jurnal http://ejournal2.pnp.ac.id/index.php/jtm

## J URNAL T eknik M esin
Vol. 14 No. 1 (2021) 70 - 74 ISSN Media Elektronik: 2655-5670
Pengaruh Fraksi Volume Serat Jerami Terhadap Kekuatan Material Komposit Aplikasi Kayu Lapis
Anggrek Otaviameta 1 , Kardiman 2 , Farradina Choria Suci 3
123 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang
1 1710631150041@student.unsika.ac.id 2 kardiman@ft.unsika.ac.id 3 farradina.cs@ft.unsika.ac.id

## Abstract
Polymer  Matrix  Composite  (PMC)  is  a  composite  material  that  uses  a  polymer  matrix  most  widely  used  in  industry, transportation, and everyday life. Plywood is one of the current industrial needs which is growing rapidly and is becoming a leading export. However, besides that, the availability of raw materials is decreasing along with deforestation. Resulting in the need for alternative raw materials. Straw is one of the largest wastes that is not utilized optimally. It can be straw as an environmentally  friendly  composite  reinforcement  material.  This  research  was  conducted  to  obtain  an  alternative  raw material for plywood and to determine the effect of the volume fraction of straw fiber. Composite material was made using the hand lay up method, with straw fiber treated with 4% NaOH  using Yukalac 157 BQTN-EX unsaturated polyester resin and MEPOXE A hardener. Then, the test was carried out with volume fractions of straw fiber 5%, 10% 20% and 30% From this  research,  it  can  be  concluded  that  the  composite  material  with  straw  fiber  and  polyester  matrix  can  be  used  as  an alternative  material  for  making  plywood.  The  tensile  strength  values  are  9.67  MPa,  6.38  MPa,  5.81  MPa,  and  6.45  MPa, respectively. This shows that the volume fraction of straw fiber affects the strength of the composite material, with the tensile strength value of the fiber composite meeting the minimum tensile strength standard for plywood of 0.4 MPa. All samples met the minimum standard, but it can be seen from the surface structure that there were the most bubbles or voids in the 2nd & 3rd samples with a fraction of 10% and 20%. For this reason, it is necessary to try to minimize voids so that what occurs between the fiber and the matrix is perfect. Keywords : Straw fiber, composite, polyester, hand lay up, plywood.

## Abstrak
Polymer  Matrix  Composite  (PMC )  merupakan  material  komposit  yang  menggunakan  matriks  polimer  paling  banyak digunakan pada industri, transportasi, serta kehidupan sehari-hari. Kayu Lapis adalah salah satu kebutuhan industri saat ini yang berkembang pesat dan menjadi ekspor unggulan. Namun, disamping itu kesediaan bahan baku yang semakin menurun seiring  terjadinya  deforestasi,  mengakibatkan  perlunya  bahan  baku  alternatifnya.  Jerami  adalah  salah  satu  limbah  terbesar yang pemanfaatannya kurang maskimal. Hal ini dapat menjadi jerami sebagai bahan penguat material komposit yang ramah lingkungan.  Penelitian  ini  dilakukan  guna  mendapatkan  bahan  baku  alternatif  kayu  lapis  serta  mengetahui  pengaruh  fraksi volume serat jerami. Dibuat material komposit dengan metode hand lay up , dengan serat jerami diberi perlakuan NaOH 4% dengan menggunakan resin polyester unsaturated Yukalac 157 BQTN-EX dan hardener MEPOXE A. Selanjutnya dilakukan pengujian  tarik  dengan  fraksi  volume  serat  jerami  5%,  10%  20%  dan  30%  Dari  penelitian  ini  dapat  disumpulkan  bahwa material  komposit  berserat  jerami  dan bermatriks polyester dapat dijadikan bahan  alternatif  pembuatan  kayu  lapis.  Dengan nilai kekuatan tarik masing-masing 9.67 MPa, 6.38 MPa, 5.81 MPa, dan 6.45 MPa. Hal ini menunjukkan fraksi volume serat jerami  mempengaruhi  kekuatan  material  komposit  dengan,  nilai  kekuatan  tarik  komposit  serat  jerami  memenuhi  standar minimal kekuatan tarik pada kayu lapis sebesar 0,4 MPa. Semua sampel memenuhi standar minimal, tetapi dapat dilihat dari struktur permukaannya bahwa adanya gelembung atau void paling banyak pada sampel ke 2 & 3  yang berfraksi 10% serta 20%. Untuk itu perlu diusahakan meminimalisir void agar ikatan yan terjadi antara serat dan matriks terjadi sempurna.
Kata kunci: Serat jerami, komposit , polyester, hand lay up , kayu lapis.

## 1. Pendahuluan
Salah satu kebutuhan pada industri saat ini ialah kayu lapis.  Dimana  industri  kayu  lapis  berkembang  pesat, dan menjadi ekspor unggulan dalam sektor kehutanan, namun disamping itu pula kesediaan bahan baku yang semakin  menurun  seiring  terjadinya  deforestasi  [1]. Sehingga  di  perlukan  alternatif  bahan  baku  untuk
kayu  lapis,  mengingat  banyak  Sumber  Daya  Alam yang pemanfaatanya kurang.
Komposit adalah jenis bahan baru hasil rekayasa yang merupakan  campuran  dua  atau  lebih  bahan  dimana sifat  masing-masing  bahan  berbeda  baik  sifat  fisik maupun sifat kimia dan tetap terpisah walaupun sudah menjadi  produk  baru  [2]. Polymer  Matrix  Composite
(PMC) merupakan material komposit yang menggunakan matriks polimer paling banyak digunakan  pada  industri,  transportasi  serta  kehidupan sehari-hari. Hal ini terjadi karena PMC memiliki sifat yang  lebih  ringan  dan  tahan  terhadap  korosi.  PMC juga  termasuk  salah  satu Material  High  Energy Absobing [3].
Dalam  pembuatan  material  komposit  terdiri  atas matriks  sebagai  pengikat  dan  penguat  berupa  serat atau  partikel.  Serat  yang  digunakan  di  dunia  industri umumnya serat sintetis yang sering digunakan sebagai matrial  penguat  seperti  boron,  karbon, E-Glass dsb [2].  Serat  sintetis  tersebut  sulit  terurai  secara  alami sehingga  menyebabkan  pencemaran  lingkungan. Selain serat sistetis ada juga serat alam yang mudah di temukan di lingkungan sekitar. Serat alam yang sering digunakan  pada  pembuatan  material  komposit  adalah serat  pelepah  pisang,  aren,  batang  pisang,  daun pisang, rami, ijuk dan lainnya [4].
Jerami  merupakan  salah  satu  limbah  terbesar  yang pemanfaatnnya  tidak  maksimal  [5].  Limbah-limbah tersebut  jumlahnya  banyak  serta  lebih  ramah lingkungan  juga  mampu  terdegradasi  alami.  Hal  ini mampu  menjadikan  serat  jerami  dijadikan  bahan penguat  material  komposit  Namun,  serat  jerami biasanya  memiliki  ukuran  serat  beragam,  yang mempengaruhi  kekuatan  tariknya.  Panjang  serat jerami  mempengaruhi  kekuatan  tarik  pada  material, memungkinkan  terjadinya  ikatan  antar  molekul  yan baik penguat maupun matriks [6].
Serat  jerami  perlu  diberi  perlakuan  alkali.  Perlakuan alkali  yang  sering  digunakan  ialah  NaOH,  karena lebih  ekonomis.  Perlakuan  NaOH  bertujuan  untuk melarutkan  lapisan  yang  menyerupai  lilin  di permukaan  serat,  seperti  lignin,  hemiselulosa,  dan kotoran  lainnya  [7].  NaOH  yang  digunakan  tidak lebih  dari  dari  5%  (berat).  Kadar  5%  mudah  untuk dilunakkan  sehingga  tidak  akan  merusak  serat  dan lingkungan.  Apabila  kadar  NaOH  lebih  dari  5% mengakibatkan serat mudah putus dan rapuh [8].
Matriks  pada  komposit  mempunyai  bagian  terbesar (dominan). Pada material komposit matriks memberikan  pengaruh  yang  besar  dalam  mengikat material penguat selain berfungsi untuk mendistribusikan beban
dan memberikan perlindungann  dari  pengaruh  lingkungan.  Matriks sendiri  berfungsi  untuk  membentuk  ikatan  koheren, mendistribusikan tegangan, melindungi serat, penyumbang beberapa sifat seperti kekakuan, ketangguhan dan tahana listrik [2].
Proses produksi dari material komposit  terdiri atas du acara,  yaitu  proses  cetakan  terbuka (open  mould process) dan  proses  cetakan  tertutup (closed  mould process).  Contact  moulding atau hand  lay  up merupakan  metode  yang  paling  sederhana  dan termasuk  dalam  metode  terbuka  dari  proses  produksi material komposit. Proses dari metode ini dengan cara menuangkan  resin  ke  dalam  serat  yang  berbentuk
anyaman,  rajuan  atau  yang  lainnya.  Kemudian  diberi tekanan  serta  diratakan  dengan  rol  atau  kuas  yang prosesnya dilakukan secara berulang hingga ketebalan yang  diinginkan  terpenuhi.  Proses  ini  biasanya dilakukan  pada  temperatur  suhu  kamar.  Kelebihan menggunakan  metode  ini  adalah  mudah  dilakukan, cocok  digunakan  oleh  komponen  yang  besar  dan mempunyai volume rendah [2].
Sebelumnya  telah  dilakukan  beberapa  penelitian mengenai  material  komposit  dengan  serat  jerami dimana,  peningkatan  fraksi  volume  mempengaruhi kekuatan  mekanik  [9],[10],  panjang  serat  jerami mempengaruhi  kekuatan  material  komposit  [6],  dan masa  filler  pada  komposit  serat  jerami  berpengaruh terhadap nilai tegangan tarik [11],
Penelitian  ini  dilakukan  bertujuan  untuk  mengetahui pengaruh  fraksi  volume  pada  material  komposit  serat jerami yang pengaplikasiannya untuk kayu lapis. Lalu menyesuaikan  kekuatan  material  komposit  dengan standar  SNI  kayu  lapis  yang  ada  yang  nilai  kekuatan tariknya tidak kurang dari 0,4 MPa.

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  di  2  tempat,  yaitu  di  Lab Produksi Universitas Singaperbangsa Karawang untuk persiapan  sampel  dan  di  Lab  Produksi  Institut Teknologi  Bandung  untuk  pengujian  tarik.  Penelitian ini  dilakukan  ±  2  bulan  dari  persiapan,  pengerjaan, pengujian  dan  pengolahan  data.  Penelitian  dilakukan secara  sistematis  seperti  ditunjukkan  pada  Gambar  1 flowchart metodologi penelitian.
Gambar 1. Flowchart Metodologi Penelitian

## 2.1 Studi Literatur
Pembuatan  material  komposit  dimulai  dengan melakukan  studi  literatur.  Studi  literatur  meliputi mengamati  pengaplikasian  material  komposit  yang telah  ada  serta  mereview  jurnal-jurnal  terkait pembuatan  material  komposit  sebelumnya.  Terdapat banyak pengaplikasian, variasi serat,  matriks,  volume dll.
2.2 Persiapan
2.2.1 Alat-alat
Pembuatan material komposit ini hanya menggunakan alat-alat sederhana seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Alat yang digunakan (cetakan, wadah, timbangan digital, sendok, kuas dan sarung tangan)

## 2.2.1 Serat
Pada  penelitian  ini  digunakan  serat  jerami.  Jerami yang  sisa-sisa  pasca  panen  dikumpulkan  lalu dipotong-potong  sepanjang  20-30mm  seperti  pada Gambar 3. Selanjutnya jerami dibersihkan dengan air yang mengalir lalu diberi perlakuan NaOH 4% dalam sebuah  wadah  dan  direndam  selama  ±  2  jam.  Setelah itu di bilas dan dikeringkan.
Gambar 3. Serat Jerami

## 2.2.3 Matriks
Penelitian  ini  menggunakan  resin polyeste r  sebagai matriks.  Resin  yang  digunakan  resin unsaturated polyester Yukalac  157  BQTN-EX  dan  hardener MEPOXE  A  produksi  PT.  Justus  Kimiaraya  seperti pada  Gambar  4  dan  Gambar  5.  Lalu  resin  dan hardener dicampur dengan perbandingan 100:1 (berat) dalam wadah pencampur dan diaduk hingga homogen
Gambar 4. Yukalac 157 BQTN-EX (PT. Justus Kimiaraya)
Gambar 5. MEPOXE A (PT. Justus Kimiaraya)
2.3 Pembuatan Material Komposit
Pembuatan  material  komposit  dilakukan  dengan metode hand  lay  up .  Siapkan  cetakan  dengan  diolesi dengan wax  realese  agent guna  memudahkan pengambilan  sampel  dari  cetakan.  Serat  dan  matriks masukan  ke  dalam  cetakan  kemudian  ditekan  dengan penutup cetakan yang rata lalu biarkan di dalam suhu
kamar  selama 2 jam. Total keseluruhan sampel ada 4 sampel  dengan  perbandingan  fraksi  volume  serat  dan matriksnya  5%:95%,  10%:90%,  20%:80%  dan 30%:70%.
Kemudian material komposit dikeluarkan dari cetakan lalu  dilakukan  pemotongan  dengan  gerinda.  Material komposit  dipotong  sesuai  standar  SNI  01-7201-2006 dengan  ukuran  10  x  10  cm  seperti  pada  Gambar  6 berjumlah total 4 sampel.
Gambar 6. Sampel 1. 2, 3, 4 material komposit

## 2.3. Pengujian
Pada penelitian ini dilakukan  Uji Tarik pada  material komposit.  Uji tarik adalah salah satu pengujian yang dilakukan  untuk  mengetahui  karakteristik  dan  sifat mekanik  pada  material  khususnya  kekuatan  dan ketahanan pada beban tarik. Alat untuk melakukan uji tarik seperti pada Gambar 7.

## Gambar 7. Alat Uji Tarik
Sampel  direkatkan  pada  lempengan  logam  yang berbentuk  bujur  sangkar  pada  bagian  tengah, kemudian ditarik secara horizontal.
Setelah dilakukan pengujian tarik, dilakukan pengamatan  pada  struktur  permukaan  material komposit.

## 3.   Hasil dan Pembahasan
Setelah dilakukan pengujian tarik berdasarkan standar SNI  01-7201-2006  tentang  Kayu  lapis  dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 8.

## Gambar 8. Grafik force-dispalcement
Dari  grafik  pada  Gambar  8  menunjukkan  adanya kemiringan  kurva  daerah  linier  yang  mengalami kecenderungan meningkat diiringi dengan bertambahnya  fraksi  volume  serat  jerami  dari  fraksi volume  5%,  10%,  20%  dan  30%.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  meningkatnya  fraksi  volume serat  jerami  pada  material  komposit  mengakibatkan nilai  modulus  elastisitas  semakin  besar.  Semakin besar  nilai  modulus  elastisitas  maka  material  sebut semakin  kaku.  Kekakuan  ini  terjadi  karena  adanya penambahan  material  serat  jerami  pada  matriks  nya [9].
Tabel  1. Tabel Uji  Tarik Papan Komposit Komposisi serat Komposisi Resin Kekuatan Tarik (MPa) 5% 95% 9.67 10% 90% 6.38 20% 80% 5.81 30% 70% 6.45
Pada  Tabel  1  dapat  dilihat  bahwa  kekuatan  tarik material  komposit  serat  jerami  mengalami  penurunan seiring  bertambahnya  fraksi  volume  serat  jerami.  Hal tersebut  terjadi  dikarenakan  oleh  ikatan  yang  kurang baik antara serat jerami dan matriksnya [9].

## Gambar 9. Foto Struktur Permukaan Komposit
Pada  Gambar  9  yang  terdiri  dari  4  sampel  tersebut, terlihat  adanya  void  atau  gelembung  udara  pada  ke  4 sampel  tersebut.  Namun,  paling  banyak  terlihat  pada sampel  ke  2  dan  3.  Adanya  void  pada  material komposit kemungkinan terjadi akibat tidak merata nya penyebaran  serat  jerami.  Material  komposit  yang terdapat void atau gelembung udara sangat berbahaya karena  serat  jerami  tidak  didukung  oleh  matriks apabila  material  komposit  menerima  beban,  maka daerah  tegangan  akan  berpindah  ke  daerah  void
-100.00 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 0.00 0.06 0.12 0.1 8 0.24 0.30 0.36 S1 S2
S3
S4
sehingga  akan menurunkan  kekuatan material komposit  tersebut  seperti  yang  sudah  dijelaskan  di beberapa jurnal. Salah satunya penelitian Andi Saidah dkk  pada  tahun    2018  dengan  judul  pengaruh  fraksi volume  serat  terhadap  kekuatan  mekanik  komposit serat  jerami  padi  epoxy  dan  serat  jerami  padi  resin yukalac [9].

## 4.   Kesimpulan
Dari peneletian ini dapat disumpulkan bahwa material komposit  berserat  jerami  dan  bermatriks polyester dapat dijadikan bahan alternatif pembuatan kayu lapis. Dengan  nilai  kekuatan  tarik,  9.67  MPa,  6.38  MPa, 5.81  MPa,  dan  6.45  MPa.  Dari  semua  nilai  kekuatan tarik  tersebut  memenuhi  standar  minimal  dari  kayu lapis  dimana  nilainya  harus  kurang  dari  0.4  MPa. Walaupun semua  sampel  memenuhi standar  minimal, dapat  dilihat  dari  struktur  permukaannya  bahwa adanya  gelembung  atau  void  paling  banyak  pada sampel ke 2 & 3 yang berfraksi 10% serta 20%. Untuk itu  perlu  diusahakan  meminimalisir  void  agar  ikatan yan terjadi antara serat dan matriks terjadi sempurna.
Untuk  selanjutnya  perlu  dilakukan  penelitian  dengan pengujian  seperti  Uji  Pukul  dan  Uji  Amplas  untuk memenuhi  syarat  lainnya  pada  kayu  lapis  berstandar SNI.

## Daftar Rujukan
[1] Elvida  Yosefi  Suryandari,  2008.  Jurnal  Penelitian  Sosial  dan Ekonomi  Kehutanan.  Analisis  Permintaan  Kayu  Bulat  Industri Pengolahan Kayu, 5 (1), 15-26.
[2] Indra  Mawardi.,  Hasrin  Lubis.,  2019.  Proses  Manufaktur Plastik  Dan  Komposit.  Revision  ed.  Yogyakarta:  Penerbit Andi.
[3] Issac  M.Daniel.,Ori  Ishai.,  2006. Engineering  Mechanics  Of Composite  Material .  3 rd ed.  New  York  :  Oxford  University Press.
[4] Newkarma, 2020. Bahan Komposit : Arti, Cara Membuat, dan Aplikasi [Online] (Updated 18 May 2020)
Tersedia  di  :  https//muh-amin.com/bahan-komposit-arti-cara- membuat-dan-aplikasi/ [Accessed 8 July 2021]
[5] Dinas  Pertanian,  2019.  Pemanfaatan  Jerami  Padi  Menjadi
Kompos [Online] (Update 21 October 2019) Tersedia di : https://distan.bulelengkab.go.id/informasi/detail/atikel/pemanfa atan-jerami-padi-menjadi-kompos-47 [Accessed 8 July 2021]
[6] Cecep  NN,  dkk,  2020.  Jurnal  Fakultas  Teknik.  Pengaruh Panjang Serat Jerami Terhadap Tegangan Tarik Pada Komposit Untuk Aplikasi Mobil Listrik, 1 (1), 5-8.
[7] Kuncoro  Diharjo,  2006.  Jurnal  Teknik  Mesin.  Pengaruh Perlakuan  Alkali  Terhadap  Sifat  Tarik  Bahan  Komposit  Serat Rami-Polyester, 8 (1), 8-13.
[8] Denny  N.,  Andi  Alvin,  2012.  J@TI  Undip.  Desain  Proses Pembentukkan  Serat  Bambu  Sebagai  Bahan  Dasar  Produk Industri  Kreatif  Berbahan  Dasar  Serat  Pada  UKM,  VII  (3), 139-142.
[9] Andi  Saidah.,  dkk,  2018.  Jurnal  Konversi  Energi  dan Manufaktur  UNJ.  Pengaruh  Fraksi  Volume  Serat  Terhadap Kekuatan  Mekanik  Komposit  Serat  Jerami  Padi  Epoxy  dan Serat Jerami Padi Resin Yukalac 157, 2, 96-101
[10] Emon  Azriadi,  2018.  JUTIN.  Pemanfaatan  Serat  Jerami Sebagai Papan Matrix Composite (PMC), 1 (1), 91-95.
[11] Ahmad  Fikri.,  dkk,  2020.  Jurnal  Fakultas  Teknik.  Pengaruh Masa  Filler  Composite  Dari  Serat  Jerami  Terhadap  Nilai Tegangan Tarik Bahan Untuk Body Mobil Listrik, 1 (1), 1-4.