## KAJIAN EKSPERIMENTAL SIFAT MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT SERAT TANGKAI SAGU DIPADUKAN DENGAN SERBUK GERGAJI

## KAYU JATI
La Ode Mamur 1 , Muhammad Hasbi 2 , Prinob Aksar 3
1 Mahasiswa Teknik S-1 Mesin, Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo
2,3 Dosen Pembimbing Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo Email: jurnal.enthalpy.uho@gmail.com

## ABSTRACT
This research aims to determine the tensile strength fiber-reinforced composite material sago stalk fibers combined with teak sawdust and value bending test and tensile. Method that is utilized on this research which is manufacture of composite particle board with a varied mix of polyster resins powder are 30:30, 30:20 and 40:10. Manufacture of Composites  made  with  a  hand  lay-up  method. The  test  specimen  were  prepared  standart  testing  ASTM  D  790-02 bending refers to the standart and ASTM D -5941 for the tensile test. From the test results bending and pulll on the composite resin-polyster powder particles obtained maximum strength polyester contained in the composition of the mixture of 40: 30: 30 to the value of 259.101 N / mm 2 and composition of the mixture of 30%: 30% to the value of 31.059 N / mm 2 .
Key word : Komposit is polyester's particle, hand lay up, bending and spectacular.

## ABSTRAK
Tujuan  penelitian  ini  untuk  mengetahui  kekuatan  tarik  material  komposit  yang  diperkuat  serat  tangkai  sagu dipadukan dengan serbuk gergaji kayu jati dan nilai uji bending serta tarik. Metode yang digunakan pada peneltian ini yaitu pembuatan papan partikel komposit divariasikan dengan campuran serbuk-resin polyster yaitu 30:30, 30:20 dan  40:10.  Pembuatan  komposit  dilakukan  dengan  metode hand  lay  up.  Pengujian  spesimen  dibuat  berdasarkan standar  pengujian  bending  mengacu  pada  ASTM  D  790-02  dan  ASTM  D - 5941  untuk  uji  tarik. Hasil penelitian menunjukkan  bahwa Kekuatan  bending  yang  tertinggi  terdapat  pada  komposit  campuran  40:30:30  yaitu 278.1268 N/mm 2 , dan yang terendah terdapat pada komposisi campuran 50:30:10 sebesar 118.87844 N/mm 2 . Kekuatan tarik tertinggi  berada  pada  komposisi  campuran  30:30  sebesar 31.059 N/mm 2 ,  yang  terendah  terdapat  pada  komposisi campuran 40:10 sebesar 18.136 N/mm 2 .
Kata Kunci: Komposit partikel-polyester, hand layup, bending dan tarik.

## PENDAHULUAN
Pohon  sagu  mempunyai  banyak  kegunaan, mulai  dari  daun,  batang,  tangkai  daun,  batang  pohon sampai  kulitnya.  Daun  sagu  digunakan  sebagai  atap rumah,  batangnya  terdapat  pati  yang  bisa diolah menjadi  makanan  pokok.  Sementara  tangkai  sagu digunakan  sebagai  dinding  rumah  atau  dianyam menjadi  tikar.  Akan  tetapi,  dari  beberapa  kegunaan tersebut  belum  bisa  termanfaatkan  secara  maksimal (Atjung, 1990).
Didalam  tangkai  sagu  terdapat  serat  yang bisa dimanfaatkan  sebagai  bahan    penguat  pada  material komposit.  Dimana  serat  merupakan  salah  satu  unsur
utama  dari  komposit.  serat  inilah  yang  menentukan karakteristik bahan komposit seperti kekuatan, keuletan, kekakuan dan sifat mekanik yang lain.
Potensi  ketersediaan  serbuk  gergaji  kayu  Jati  di Sulawesi Tenggara sangat melimpah, hal ini disebabkan  oleh  banyaknya  pelaku  usaha  yang bergerak dibidang mobiler yang bahan baku utamanyanya  adalah  kayu  jati.  Produksi  limbah  yang dihasilkan  belum  bisa  dimanfaatkan  secara  maksimal. Serbuk ini bisa digunakan sebagai bahan penguat pada material komposit.
Adapun  tujuan  pada  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui  kekuatan  tarik  material  komposit  yang diperkuat  serat  tangkai  sagu  dipadukan  dengan  serbuk gergaji kayu jati dan nilai uji bending serta tarik.

## TEORI DASAR

## Tanaman Sagu
Tanaman sagu dengan bahasa latin (Metroxylon sp) berarti tanaman yang menyimpan pati pada batangnya. Pohon sagu memiliki batang silindris mirip pohon kelapa, tetapi ukuran diameter batangnya cukup besar sehingga apabila telah dewasa batangnya tidak  terpeluk  oleh  manusia.  Secara  keseluruhan, pohon  sagu  lebih  terlihat  sebagai  palem  yang  gemuk dengan daun-daun yang besar memanjang.
Pembentukan  batang  terjadi  pada  umur  3  tahun  dan pada  umur  15-20  tahun  sagu  mencapai  puncak pertumbuhannya  sehingga  dapat  segera  dipanen. Dengan  perawatan  yang  baik,  pohon  ini  bisa  dipanen dalam  waktu  yang  lebih  singkat  sekitar  10-12  tahun. Dibawah  umur  itu  pati  yang  dihasilkan  belum maksimum.  Flora  ini  memiliki daun  panjang menyirip,  ujungnya  meruncing  dan  dapat  melukai (Atjung, 1990).

## Serbuk Gergaji
Serbuk  gergaji  merupakan  salah  satu  limbah yang  dapat  diperoleh  dari  hasil  menggergaji  yang biasa  di  lakukan  di  tukang  kayu. Biasanya  serbuk gergaji  dapat  dihasilkan  setelah  melakukan  proses penggergajian  kayu  ataupun  proses  penghalusan  dari kayu  dan  dilakukan  dengan  menggunakan  alat penghalus  kayu.  Biasanya,  hasil  dari  serbuk  gergaji akan langsung dibuang. Namun ternyata, serbuk kayu hasil  proses  penggergajian  ataupun  limbah  dari penghalusan kayu ternyata memilki berbagai manfaat. Seperti  sudah  disebutkan  sebelumnya,  bahwa  serbuk gergaji ternyata memiliki banyak sekali manfaat yang sangat baik untuk kehidupan kita.

## Karakteristik  Komposit  serat  tangkai  sagu dipadukan serbuk gergaji kayu jati
Penggunaan  serat  tangkai  sagu  dipadukan serbuk  gergaji  kayu  jati  terlebih  dahulu  memerlukan perlakuan lebih  lanjut  agar  dapat  meningkatkan kualitas  serat  sebagai  pengikat  dan  serbuk    sebagai penguat  yang  terbaik.  kualitas  serat  sebagai  pengikat dan  serbuk    sebagai  penguat  yang  terbaik.  Salah  satu perlakuan  yang  dapat  dilakukan  dalam  membuat material  komposit  serat  tangkai  sagu  dipadukan dengan  serbuk  gergaji  kayu  jati  adalah  dengan membuat komposit dalam bentuk papan partikel. Pada penelitian  ini  dilakukan  kombinasi  variasi  jumlah campuran resin  polyster, serat  tangkai  sagu  dan serbuk  kayu  jati  yaitu  40:30:30,  50:30:20  dan 50:40:10.  Adapun  pengujian  yang  dilakukan  untuk mengetahui  kemampuan  dan  kualitas  komposit campuran  berpenguat  serat  tangkai  sagu  yang dipadukan  dengan  serbuk  gergaji  kayu  jati  ini  adalah pengujian sifat fisik (pengujian bending dan tarik).

## Kekuatan Tarik
Pengujian  tarik  bertujuan  untuk  mengetahui tegangan, regangan,  modulus  elastisitas  bahan  dengan cara  menarik  spesimen  sampai  putus/patah.  Selama proses  pengujian,  spesimen  mengalami  deformasi elastis  dan  deformasi  plastik.  Deformasi  elastis  terjadi diawal  pembebanan  ketika  pembebanan  masih  sangat rendah,  dimana  tegangan  dan  regangan  berbanding lurus  mengikuti  kaidah  Hukum  Hooke.  Deformasi elastis  bersifat  tidak  permanen  ketika  beban  dilepas, spesimen akan kembali kebentuk awal. Pengujian tarik dilakukan dengan mesin uji tarik atau dengan universal testing standar (standar) (Bondan T. Sofian, 2010). Kekuatan Bending
Kekuatan bending suatu material dapat diketahui  dengan  melakukan  pengujian  dengan  uji bending terhadap material komposit tersebut. Kekuatan bending atau  kekuatan  lengkung  adalah  tegangan bending terbesar yang dapat diterima akibat pembebanan  luar  tanpa  mengalami  deformasi  yang besar  atau  kegagalan.  Besar  kekuatan bending tergantung pada jenis material dan pembebanan. Akibat pengujian bending bagian  atas  spesimen  mengalami tekanan,  sedangkan  bagian  bawah  akan mengalami tegangan  tarik.  Bagian  dalam  material  komposit mempunyai  kekuatan  tekan  lebih  tinggi  dari  pada kekuatan tariknya. Jika material tidak mampu menahan tegangan  tarik  yang  diterima  spesimen  tersebut  akan patah  dan  mengakibatkan  kegagalan  pada  pengujian komposit. Kekuatan bending pada sisi bagian atas sama nilai dengan kekuatan bending pada sisi bagian bawah. Material  komposit  mempunyai  sifat  tekan  yang  lebih baik  dibandingkan  sifat  tariknya.  Pada  perlakuan  uji bending  bagian  atas  specimen  mengalami  proses penekanan  dan  bagian  bawah  specimen  mengalami proses  tarik  sehingga  akibatnya  specimen  mengalami patah  bagian  bawah  karena  tidak  mampu  menahan tegangan  tarik.  Specimen  uji  bending  dibuat  sesuai standar ASTM D709-02.

## METODE PENELITIAN
Metode  yang  digunakan  dalam  pembuatan papan material komposit serat tangkai sagu dan serbuk gergaji  kayu  jati  adalah  metode hand  lay  up. Adapun pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kemampuan dan kualitas komposit campuran berpenguat  serat  tangkai  sagu yang  dipadukan  dengan serbuk gergaji kayu jati ini adalah pengujian sifat fisik (pengujian  bending  dan  tarik).  Untuk  mengetahui proses  pembuatan  dan  karakteristik  secara  fisik komposit campuran serat  tangkai  sagu  dan  serbuk gergaji kayu jati dengan resin polyster dengan tekan

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian Bending
Pengujian komposit dilakukan untuk mengetahui  kemampuan  suatu  bahan  komposit menerima  beban  bending  yang  tegak  lurus  terhadap sumbu longitudinal.
Tabel 1. Hasil uji bending pada masing-masing jenis variasi  komposit  sarbuk  gergaji  kayu  jati terhadap jumlah komposisi.
Berdasarkan  tabel  1,  dapat  diketahui  nilai kekuatan bending rata-rata dari spesimen uji komposit serat tangkai sagu dipadukan  serbuk  gergaji  kayu jati pada masing-masing  variasi  jumlah  komposisi.  Pada komposit  papan  partikel  serat  tangkai  sagu,  serbuk gergaji  kayu  jati dengan  variasi  jumlah  40:30:30 partikel-polyster,  nilai  kekuatan  bending  rata-rata adalah 278,1268 (N/ mm ). Untuk  komposit  dengan jumlah  variasi  50:30:20  yakni  nilai  rata – ratanya adalah 118,87844 (N/ mm ), dan  pada  komposit campuran partikel-polyster yang  50:40:10  nilai  rata- rata ialah 191,0698 (N/ mm ). Dari  data  diatas  juga  dapat  diketahui  bahwa, nilai  kekuatan  uji  bending  dari  masing-masing spesimen  uji  dalam  satu  variasi  jumlah  komposit papan  partikel  yang  sama  memiliki  perbedaan kekuatan  bending  yang  tak  terlalu  signifikan. Misalkan  pada  komposit  dengan  variasi  jumlah 40:30:30 partikel-polyster,  pada  spesimen  uji  ke-1 nilai  kekuatan  bendingnya  adalah 304,275  (N/ mm ), spesimen  uji  ke-2 yaitu  269,607  (N/ mm ),  spesimen uji  ke-3 sebesar 394.328 (N/ mm ),  spesimen  uji bending  ke-4 adalah 163.323 (N/ mm ), dan  yang terakhir spesimen uji ke-5 sebesar 259.101 (N/ mm ).
Perbedaan  nilai  kekuatan  bending  pada masing-masing  jenis  variasi  (40:30:30,  50:30:20  dan 50:40:10  partikel-polyster)  juga  dapat  dilihat  pada gambar berikut:
Gambar 1. Grafik  hubungan  Tegangan  Bending  vs Campuran Partikel-Polyster
Pada  gambar  1,  dapat  dilihat  bahwa  kekuatan bending terendah  terdapat  pada  komposisi  campuran dengan  variasi  50:30:20  sebesar  118,87844 (N/ mm ), pada  spesimen  uji  bending  dengan  kekuatan  bending tertinggi  terdapat  pada  spesimen  uji  dengan  variasi jumlah  40:30:30 partikel-polyster sebesar  278,1268 (N/ mm ), Sedangkan  pada  komposit  dengan  variasi jumlah  50:40:10 partikel-polyster nilai  kekuatan bending sebesar 191,0698 (N/ mm ).
Perbedaan  nilai  kekuatan  bending  juga  dapat dilihat  pada  foto  makro  hasil pengujian  bending  yang memperlihatkan  kemampuan  partikel  dan  polyster hingga  terjadi  kegagalan,  sebagaimana  yang  terlihat pada gambar berikut:
Gambar 2. Foto  spesimen  uji  bending  40:30:30 setelah dilakukan pengujian
Gambar 3. Foto  spesimen uji  bending  50:30:20 setelah dilakukan pengujian
278.12 118.87
191.06
0 100 200 300 40:30:30 50:30:20 50:40:10 N il a i B en d in g ( N /m m 2 ) Perbandingan Fraksi Volum
Secara umum dari foto makro hasil pengujian bending diatas,  terlihat  jenis  kegagalan  yang  sama.  Dimana serbuk  tidak  mengalami  patah  yang  sempurna melainkan  retak  dari  matriknya.  Ini  dapat  disebabkan karena serbuk yang digunakan serbuk gergaji kayu jati diberikan perlakuan terlebih dahulu. Perlakuan serbuk yang  dapat  meningkatkan  daya  ikat  antar  permukaan serbuk  dengan  matriknya dapat  dilakukan  dengan pemberian silane coupling agent, acetylation treatment atau  karakterisasi  kimia  berupa  perlakuan alkali Natrium  Hydroksida (NaOH).  Serbuk  tanpa perlakuan pada komposit partikel dapat mengakibatkan  terjadinya  kegagalan  patahan  saat komposit  menerima  beban  bending.  Selain  itu,  pola campuran  komposit  partikel  tidak  merata  juga  dapat mempengaruhi  nilai  kekuatan  bending  komposit tersebut.

## Pengujian Tarik
Pengujian
tarik bertujuan untuk mengetahui  sifat  mekanis  dari    material komposit terhadap tarikan dimana  sifat mekanis tersebut antara lain meliputi kekuatan tarik, pertambahan panjang dan pengecilan luas penampang.
Tabel 2. Hasil  uji  tarik  pada  masing-masing  jenis variasi komposit serat  tangkai  sagu dipadukan serbuk gergaji kayu jati terhadap jumlah komposisi. Variasi Campuran % t d Fmax σ (N/mm 2 ) 40:30:30 5 13 2018,86 31.0593 5030:20 5 13 1349,72 20.7649 50:40:10 5 13 1178,87 18.1364
Pada tabel 2, diperlihatkan nilai kekuatan tarik rata-rata  dari  masing-masing  variasi  jumlah partikel- polyster komposit  serat  tangkai  sagu  dipadukan serbuk gergaji kayu jati. Nilai kekuatan tarik rata-rata tertinggi  terdapat  pada  komposit  dengan  jumlah variasi  30%  :  30% partikel-polyster yaitu  sebesar 31,05938462 (N/ mm ). Pada komposit dengan jumlah variasi  30%  :  20% partikel-polyster,  nilai  kekuatan tarik  rata-rata  sebesar 20.76492308 (N/ mm ) sementara  variasi  40%  :  10%  campuran partikel- polyster nilai  rata-rata  adalah 18.13646154 (N/ mm ) dan  nilai  kekuatan  tarik  terendah  terdapat  pada komposit  dengan  jumlah  variasi  40%  :  10% partikel- polyster yaitu sebesar 18.1364 (N/ mm ).
Nilai  kekuatan  tarik  komposit  serat  tangkai sagu,  serbuk  gergaji  kayu  jati  dan  resin  polyster  dari masing-masing jenis variasi serat tangkai sagu, serbuk gergaji  kayu  jati  dan  resin  polyster  juga  dapat  dilihat pada grafik berikut:
Gambar 5. Grafik  nilai  tegangan  tarik  vs  nilai perbandingan campuran
Berdasarkan  tabel  dan  grafik  diatas,  terjadi kenaikan  kekuatan  uji  tarik  pada  papan  partikel komposit  dengan  jumlah  variasi  30  :  30 partikel- polyster yaitu sebesar 31,059 (N/ mm ), jika dibandingkan dengan papan partikel komposit campuran pada jumlah variasi 30 : 20 partikel-polyster yaitu sebesar 20,764 (N/ mm ) dan variasi campuran 40 :  10 partikel-polyster sebesar  18,136 (N/ mm ).    Akan tetapi  kenaikan  nilai  uji  tarik  tidak  berbanding  lurus dengan  banyaknya  jumlah partikel-polyster yang diberikan. Karena  dapat  kita  lihat  pada  papan  partikel komposit  dengan  jumlah  variasi  40  :  10 partikel- polyster yang  mengalami  penurunan  kekuatan  uji  tarik sebesar 18,136  (N/ mm ),  nilai  ini  lebih  rendah  bila dibandingkan  dengan  campuran  papan  partikel  dengan variasi jumlah 30 : 30 dan 30:20 partikel-polyster.
Pada  pengujian  tarik,  lemahnya  komposit menyebabkan  lolosnya  serat  dan  serbuk  dari  matrik sehingga nilai  kekuatan  tarik  pada  komposit  tersebut menjadi rendah. bentuk patahan yang terjadi umumnya menunjukan  jenis  patahan  yang  berbeda-beda  yang disebabkan  karena  ikatan interfacial antara partikel- polyster yang lemah.
Jenis  patahan  dari  keempat  variasi  jumlah komposit partikel-polyster tersebut  dapat  dilihat  pada foto  makro  hasil  pengujian  tarik,  sebagai  mana  yang terlihat pada gambar diberikut:
Gambar 6. Foto  patahan  spesimen  hasil  pengujian setelah uji tarik
Berdasarkan  foto  makro  hasil  pengujian tarik  dari  ke  tiga  variasi  jumlah  papan  partikel komposit  (30:30,  30:20  dan  40:10 partikel-polyster) diatas,  secara  umum  dapat  dilihat  bahwa  ketiga
31.059 20.764
18.136
0 10 20 30 40 40:30:30 50:30:20 50:40:10 T eg a n g a n T a ri k (N /m m 2 ) Perbandingan Fraksi Volum
spesimen  uji  mengalami  kegagalan/patah  yang berbeda, dimana serat dan serbuk dari matriknya atau disebut  sebagai  patahan  yang  lemah.  Matrik  yang berfungsi  sebagai  pelindung  komposit  serat  dan serbuk  dan  pentransfer  gaya-gaya  yang  diterima keseluruh  bagian  komposit,  pada  foto  diatas  juga memperlihatkan  fungsi  matrik  tidak  maksimal, dimana  terjadi  regangan  yang  panjang  dan  kegagalan didominasi  oleh  serbuk  yang  tidak  merata  campuran dari matriknya.

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Adapun kesimpulan pada penelitian ini adalah :
1. Kekuatan  bending yang  tertinggi  terdapat  pada komposit  campuran  40:30:30  yaitu 278.1268 N/mm 2 ,  dan
yang  terendah  terdapat  pada komposisi campuran 50:30:10 sebesar
118.87844 N/mm 2 .
2. Kekuatan tarik  tertinggi  berada  pada  komposisi campuran  30:30  sebesar 31.059 N/mm 2 ,  yang terendah  terdapat  pada  komposisi  campuran 40:10 sebesar 18.136 N/mm 2 .

## Saran
Saran yang diajukan pada penelitian ini adalah:
1. Perlu  dilakukan  pengujian  komposisi kimia untuk  mengetahui  pengaruh  perubahan  reaksi kimia yang terjadi.
2. Perlu  dilakukan  penelitian  lebih  lanjut  tentang perbandingan komposisi campuran antara serbuk gergaji  kayu  jati dan resin  poliyster  pada perbandingan campuran 30 % : 30 %.
3. Untuk  mengembangkan  potensi  serat  alam, khususnya  serbuk  gergaji  kayu  jati sebagai bahan alternatif penganti serat sintetis yang lebih ramah terhadap lingkungan serta untuk meningkatkan  nilai  ekonimis  serbuk tersebut, maka sebaiknya diharapkan agar dapat dilakukan penelitian-penelitian  lebih  lanjut  terkait  potensi serat alam tersebut.

## DAFTAR PUSTAKA
Ary  Widiyanto,  2011.  kualitas  papan  partikel  kayu karet (muell. arg) dan bambu tali kurz) dengan perekat likuida kayu. Universitas Negeri Yogyakarta Azwar  2009,  study perilaku  mekanik  komposit berbasis  polyester  yang  diperkuat  dengan partikel  serbuk  kayu  keras  dan  lunak. Politeknik Negeri Lhokseumawe Baharuddin,  Muh.Taufik  Arfah,  dan  Syahidah, 2005, pemanfaatan serbuk kayu jati (tectona grandisl.)  yang  direndam  dalam  air  dingin sebagai  media  tumbuh  jamur  tiram  (pleurotus comunicipae). Universitas Hasanuddin.
Dina  Setyawati,  2013,  komposit  serbuk  kayu  plastik daur  ulang  :  teknologi alternatif pemamfaatan limbah kayu dan plastik.
Jones., M. R.,1975, Mechanics of Composite Material, Mc Graww Hill Kogakusha, Ltd.
Junaedi.,  2013, Karakteristik  Sifat  Mekanik  Komposit Serat Daun Nanas Dengan Matrik Epoxy Resin. Fakultas  Teknik,  Universitas  Halu  Oleo, kendari.
Muhammad  Navis  Rofii  dan  Ragil  Widyorini,  1980, pemanfaatan  limbah  pengolahan  kayu  jati sebagai  bahan  baku  papan  partikel  non  perekat. Universitas Gadjah Mada
Martawijaya,  et.al.,  1986,  Indonesian  Wood  Atlas, Volume  I,  Forest  Products  Research  and Development Centre, Bogor.
Sharkelforld,  1998. Intriduction  to  Materials Science for Enginner. Third Edition Macmilan Publishing, company. New York. 1192.
Yohanes  Kelik  Bekti  Subagyo  dan  T.  A.  Prayitn0, 2009, Pengaruh  komposisi  serbuk  kulit  kayu gemor dan jumlah perekat
urea FORMALDEHYDE  terhadap  sifat  produk bentukan.