Abstrak —Penelitian  ini  dilakukan  dengan  tujuan  untuk mengetahui pengaruh komposisi serat alam dalam komposit polymer  terhadap  kekuatan  lentur  dan  densitas  dari biokomposit  dengan  matriks  polyester  berpenguat  serat rami,  serat  bambu  betung,  dan  serat  tebu.  Dilakukan pengujian  mekanik  berupa  pengujian  kekuatan  lentur  dan melakukan  perhitungan  densitas  sebagai  pengujian  fisik. Komposisi  matriks  dengan  penguat seratnya  diatur sebesar 70%  polyester  dan  30%  serat  alam.    Sebagai  varibel  yang digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  membuat  dominasi komposisi jenis serat  dalam bentuk jumlah berat yang yang terukur  sehingga  menghasilkan  perbandingan  jenis  serat alam  mana  yang  mempunyai    nilai    pengujian  yang  lebih baik.  Dari  hasil  pengujian  kekuatan  lentur  didapat  bahwa biokomposit  dengan  dominasi  serat  tebu  mempunyai  nilai kuat  lentur  terbesar  dengan  261,66  kg/cm 2 sedangkan biokomposit  yang  didominasi  rami  dan  bambu  secara berurutan menghasilkan kuat lentur sebesar 101,465 kg/cm 2 dan  185,89  kg/cm 2 .    Hasil  perhitungan  densitas menunjukkan  densitas  tertinggi  dicapai  oleh  material biokomposit  dengan  dominasi  komposisi  serat  rami    (  70% Polyester  :  20%  Serat  Rami,  5%Serat  Bambu  5%Serat Tebu) sebesar 1,049 g/cm 3 .
Kata Kunci : polyester, serat rami,serat bambu,serat tebu, kekuatan lentur, densitas

## I. PENDAHULUAN
ANYAK sekali serat alami dari tumbuh – tumbuhan yang  tidak  termanfaatkan  secara  optimal  demi menunjang  kehidupan  manusia.  Serat  terdiri  dari ratusan  bahkan  ribuan  filament,  masing-masing  filament memiliki diameter 5-15 um, sehingga dapat diproses lebih lanjut  [1].  Khususnya  Indonesia  sebagai  Negara  tropis yang  terletak  tepat  di  garis  khatulistiwa  ditumbuhi berbagai  macam  tumbuhan  yang  dapat  diolah  menjadi serat  yang  mempunyai  nilai  tambah  tinggi,  bahakan seringkali bahan – bahan ini dibuang, dibakar, atau malah menjadi  limbah  yang  mengganggu  dan  tak  jarang dianggap  sebagai  hama  bagi  tumbuhan  lain.  Meskipun tidak  dapat  dipungkiri  untuk  mengelola  menjadi  produk mempunyai  nilai  guna  tambahan  dibutuhkan  teknologi tinggi yang belum mampu dikuasai oleh bangsa Indonesia atau  alat  pengelolanya  yang  belum  mampu  di  buat  di dalam  negeri  sendiri.  Bahan  alami  serat  yang  paling mudah  ditemui  disekitar  kita  adalah  bamboo,  rami,  dan ampas tebu.
Menggunakan  kemampuan  dan  fungsi  ketiga  bahan serat tersebut secara bersama - sama menjadi satu produk material  dapat  dikategorikan  dan  dikenal    sebagai
material  komposit.  Komposit  pada  umumnya  terdiri  dari dua  unsur,  yaitu  serat  sebagai  pengisi  (filler)  dan  bahan pengikat  serat  yang  disebut  matrik.  Tipe  material  ini merupakan  jenis  yang  paling  banyak  digunakan  dan banyak  dimanfaatkan  sebagai  aplikasi  pengganti  logam [2], bahan bangunan, komponen otomotif, penahan panas, penyerap suara, dan lain-lain..
Pemilihan  bahan  matriks  diambil  dari  bahan  yang mempunyai  sifat  ulet  agar  mampu  meneruskan  serta menahan tekanan dan tegangan geser  yang diterima. Tapi untuk  penelitian  yang  dilakukan  ini  dikembangkan komposit  berserat  dengan  matrik  yang  relatif  bersifat getas,  maka  digunakan  polyester.  Polyester  sebagai matrik  dapat  membuat  hubungan  antara  penyerapan energi  statis  yang  semu  dari  berbagai  serat  dan penyerapan energi dinamisnya komposit. Hal ini menjadi alasan  penggunaan  komposit  matriks  polimer  yang  luas, karena  harga  murah,  kekuatan  tinggi,  dan  proses manufaktur yang relative sederhana [3].
Oleh  Karena  itu  baru-baru  ini  banyak  dikembangkan serat  natural  untuk  mengatasi  permasalahan  tersebut. Serat  natural  bersifat  lebih  ramah  lingkungan  dan  aman untuk kesehatan manusia.
Farid  dan  Heryanto  [4]  menunjukkan  adanya  kinerja penyerapan  suara  material  komposit  berbasis  serat  rami dalam  penelitiannya.  Selain  itu  Farid,  dkk  [5] mendapatkan  kenaikan  secara  signifikan,  untuk  material polyester  berpenguat  serat  rami  untuk  material  polyester berpenguat serat bamboo.
Penggabungan  serat  bambu,  rami,  dan    tebu  sebagai reinforcement  kemudian  menggunakan  polyester  sebagai matriksnya  diyakini  merupakan  terobosan  dalam  inovasi terciptanya  material    biokomposit  yang  mampu diaplikasikan  untuk  mempengaruhi  hasil  kekuatan mekanik  dan  fisik  secara  signifikan.  Dengan  terciptanya material  ini  diharapkan  terjadinya  revolusi  terhadap lingkungan  terutama  dari  penggunaan  dalam  bidang material  sebelumnya  yang  kurang  ramah  lingkungan menjadi  lebih  mudah  terurai,  serta  mampu  mengurangi limbah,  dan  menurunkan  harga  produk  –  produk komposit  dipasaran  yang  didominasi  bahan  sistetis  suara lainnya yang tergolong mahal.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Material
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah polyester  sebagai  matriks  dan  serat  rami,  serat  bambu betung, serta serat tebu sebagai reinforcement. Serat rami

## Pengaruh Komposisi Material Biokomposit dengan Matriks Polyester Berpenguat Serat Alam Terhadap Kekuatan Mekanik dan Fisik
Muh. Dede Pramono, Moh. Farid, Sigit Tri Wicaksono, Jurusan Teknik Material & Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail : mofaredo@gmail.com
B
didapatkan dari tanaman liar yang tumbuh bebas di alam, serat  bambu  betung  yang  dibeli  dari  pedagang  yang mengambil  pasokan di daerah  Lumajang,  serat  ampas tebu  didapatkan  dari  limbah  rumah  tangga  dan  PTPN Candi Sidoarjo, dan NaOH 5%.

## B. Preparasi Bahan
Pada  serat  alam  yang  digunakan  ini  dilakukan  proses alkalisasi  untuk  menghilangkan komponen  lignin dengan cara  perendaman  dalam    NaOH  5%  selama  24  jam. Setelah itu di keringkan dan dicacah hingga ukuran kecil. Hasil  cacahan  diblender  hingga  menjadi  serbuk  kasar yang  kemudian  diperhalus  dengan  cara  digiling menggunakan mesin di tempat pengolahan serat dan kopi. Lalu  di  lakukan  proses  homeganasi  ukuran  dengan menggunakan  mesin  sieving  yang  ada  di  laboraturium Fisika Material  hingga  ukuran  yang terpakai adalah  112- 224 µmesh.
Polyester yang digunakan dibeli dari JUSTUS. Dengan perbandingan komposisi polyester dan katalis :
Polyester : Katalis (95%:5%)

## C. Pembuatan Spesimen
Spesimen  dibuat  dengan  menghitung  massa  polyester dan  serat  alam  yang  dibutuhkan.  Fraksi  massa  matriks dan  reinforcement  yang  digunakan  adalah  70%:30%. Selanjutnya  ditimbang  massa  polyester  dan  serat  alam sesuai  dengan  volume  cetakan  pengujian  yang  akan digunakan. Metode yang digunakan untuk mencampurkan matriks dan reinforcement adalah  metode hand  lay-up [6].
Tabel 1 Variabel yang Digunakan Kode Matriks (%) Reinforcement (%) Spesimen Polyester Rami Bambu Tebu I 100 - - - II 70 10 10 10 III 70 20 5 5 IV 70 5 20 5 V 70 5 5 20

## D.  Pengujian Kuat Lentur
Pengujian kekuatan lentur dilakukan di Balai Riset dan Standardisai  (BARISTAND)  Surabaya.  Pada  pengujian ini menggunakan  metode 3 titik ( 3 Point) bending sesuai dengan  standar  ASTM  D709  [7]  dimana  spesimen diletakan  pada  kedua  tumpuan  sebagai  gaya  penahan  ke arah Y+ dan diberikan beban dibagian tengah ke arah Y-. Beban  yang  diberikan  secara  berlawan  bertujuan  untuk menghasilkan tegangan  geser pada spesimen  yang di uji. Pada  pengujian  dilakukan  menggunakan  dua  spesimen untuk  1  variabel,  agar  setiap  variable  mempunyai  data pembanding.  Ukuran  spesimen  yang  digunakan  adalah 12,5 x 1,27  x 0,32 cm.
Gambar 1 Alat Uji Kelenturan
Gambar 2 Spesimen Uji Kelenturan

## E.  Perhitungan Densitas
Polyester  merupakan  material  rigid  yang  mempunyai void,  melakukan  pengujian      menggunakan  rumus  dan teori  yang  berdasarkan  standard  ASTM  C271-99  [8]. Perhitungan  densitas  dilakukan  dengan  cara  membagi massa dengan volume dari spesimen material biokomposit  hasil  pengujian    absorbsi  suara.  Volume didapat  dari  pengukuran  dimensi  diameter,  lebar  dan tinggi  spesimen  absorbsi  suara.  Sedangkan  massanya ditimbang  dengan  timbangan  digital  dengan  estimasi error ±0,05.

## III. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

## A.  Hasil Pengujian Lentur
Dari  hasil  uji  kekuatan  lentur    yang  dilakukan  pada keseluruhan  sampel  dimana  setiap  variable    dibuat  2 sampel  untuk  pengujian ,  maka    didapatkan  kuat  lentur masing-masing  biokomposit    material  dengan  komposisi sesuai rancangan awal dalam tabel berikut:
Tabel 2 Hasil Pengujian Kekuatan Lentur Kode Spesimen Hasil Uji Kuat Lenturr (Kg/cm 2 ) Rata-rata Kuat Lentur (Kg/cm 2 ) I A 724.5 990.82 B 1257.14 II A 51.32 114.75 B 178.18 III A 113.88 101.465 B 89.05 IV A 201.36 185.89 B 170.42 V A 289.77 261.66 B 233.55

## Gambar 3 Grafik Kekuatan Lentur
Gambar  3  menunjukkan  bahwa  kekuatan  lentur tetinggi ada pada spesimen I dimana komposisinya adalah 100%  polyester,  mencapai  990,82  Kg/cm2.  Namun karena komposisinya hanya polyester dan tidak dicampur material  lain  maka  tidak  bisa  disebut  kekuatan  uji komposit. Spesimen I hanya dijadikan pembanding untuk polyester  sebagai  matriks  dipadukan  dengan  serat  alam sebagi  reinforcement.  Dari  grafik  dan  tabel,  kita  bisa melihat  bahwa  material  komposit  yang  mempunyai kekuatan  lentur  tertinggi  ada  pada  spesimen  V  dimana kekuatan  lenturnya  mencapai  261,66  Kg/cm2  dengan komposisi 70% polyester dengan 5% serat rami, 5% serat bambu,  dan  20%  serat  tebu.  Sedangkan  material  II,  III, dan  IV  masing  –  masing  berurutan  nilai  kekuatan lenturnya  berada  pada  angka  114,75  Kg/cm2,  101,465 Kg/cm2, dan 185,89 Kg/cm2.
Menurut  Pankaj  pandey  dkk  [9]  faktor  pembuatan spesimen  komposit,  dan  distribusi  serat  ini  bisa menyebabkan nilai kelenturan dari komposit dengan hand lay  up  menurun.  Hal  ini  disebabkan  karena  ketika  pada proses  pembuatan  material  komposit  menggunakan metode  hand  lay  up  manual,  akan  ada  kecenderungan terjadi  penjenuhan  serat  pada  titik  tertentu  sehinggga menyebabnkan  distribusi  serat  diseluruh  luas  permukaan tidak  merata,  selain  itu  hal  ini  bisa  disebabkan  adanya ketidakhomogenan dari komposit, sehingga menyebabkan kekuatan  lentur  yang  berbeda  dengan  teori  [10].  Jadi berdasarkan  hasil  pengujian,  material  komposit  yang reinforcement  nya  didominasi  oleh  serat  tebu  memiliki kekuatan  lentur  yang  paling  baik  jika  akan  diaplikasikan pada suatu model.

## B. Hasil Perhitungan Densitas
Untuk  mendapatkan  angka  untuk  menghitung  densitas berdasarkan formula dan standar ASTM yang digunakan, terlebih  dahulu  dilakukan  pengukuran  massa  jenis  dari tiap spesimen dengan cara menghitung volume dan massa nya.  Lalu  selanjutnya  dilakukan  perbandingan  antara massa jenis pada teori dan  massa jenis pada eksperiman. Dari  percobaan  didapatkan  nilai  massa  jenis  pada komposi serat rami, bambu dan serat ampas tebu dengan matriks    polyester  menggunakan  fraksi  massa  masing- masing  dengan  komposisi  (I)  100%  polyester,  (II)  70% polyester  dengan  10%  serat  rami,  10%  serat  bambu,  dan 10%  serat  tebu,  ,  (III)  70%  polyester  dengan  20%  serat rami,  5%  serat  bambu,  dan  5%  serat  tebu,  ,  (IV)  70% polyester  dengan  5%  serat  rami,  20%  serat  bambu,  dan
5% serat tebu, , (V) 70% polyester dengan 5% serat rami, 5%  serat  bambu,  dan  20%  serat  tebu,  adalah  sebagai berikut:
Tabel 3 Massa Jenis Bahan Berdasarkan Literatur Bahan Massa Jenis g/cm3 Polyester 1,1 Rami 1,5 Bambu 0,253 Tebu 0,237
Tabel  3  merupakan  masa    jenis  dari  bahan  yang digunakan  dalam    pembuatan  komposit  saat  belum dilakukan  pencampuran,  sehingga  dilakukan  pengukuran pada  spesimen  untuk  dibandingkan  perubahan  densitas yang  terjadi  saat  bahan  belum  dan  sudah  dibentuk menjadi komposit.
Tabel 4
Massa jenis spesimen setelah Matriks dan serat dicampurkan menjadi
material komposit Spesime n No Mass a gr Diamet er cm Teb al cm Volum e Cm 3 Massa Jenis g/cm3 I 76,72 9,3 10 74,318 23 1,0323 17 II 77,86 9,81 10 75,545 34 1,0306 39 III 77,16 9,68 10 73,556 38 1,0489 91 IV 69,51 9,82 10 75,699 43 0,9182 37 V 69,36 9,76 10 74,624 06 0,9294 59
Gambar  4. Grafik Hasil Perhitungan Densitas
Dari  hasil  perhitungan  dan  pengukuran  densitas komposit  yang  dilakukan,  hampir  terjadi  terjadi peningkatan densitas pada semua  material komposit jika dibandingkan  dengan  bahan  yang  densitasnya  yang didapatkan  dari  hasil  studi  literatur.  Penurunan  hanya terjadi  pada  material  komposit  yang  campuran  seratnya didominasi oleh serat rami.

## IV. KESIMPULAN
1) Material  biokomposit  dengan  kekuatan  lentur tertinggi  terdapat  di  komposisi  dengan  dominasi tebu,  dengan  kekuatan  lentur  mencapai  261,66 Kg/cm2  mempunyai  komposisi  70%  polyester
Spesimen Ke k u atan L en tu r (Kg /c m 2
dengan 5% serat rami, 5% serat bambu, dan 20% serat tebu.
2) Nilai  densitas  biokomposit  tertinggi  terdapat pada  campuran  dengan  spesifikasi 70%  polyester dengan 5% serat rami, 5% serat bambu, dan 20% serat tebu, dengan nilai mencapai 1, 048991 g/cm 3

## UCAPAN TERIMAKASIH
Para  penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada Program Riset Unggulan Jurusan 2016 yang didanai oleh Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI ITS.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Gay, D.2015.  Composite Materials : Design and Applications 3rd Edition. Boca Raton: CRC Press.
[2]   A. Wirajaya. 2007. “Karakteristik Komposit Sandwich Serat Alami Sebagai Absorber Suara,” Tugas Akhir, ITB, Bandung, Indonesia.
[3] Kaw, Autar K. 2006. Mechanics of Composite Materials 2nd Edition. New York : Taylor and Francis, Inc.
[4]    Farid, Moh, T.Heriyanto, 2013. Correlation of Normal Incidence Sound Absorption Coefficient (NAC) and Random Insidence Sound Absorption Coefficient (RAC) of Polyester/Ramie Fibre Composite Materials , Advance Material Research, Vol.789, pp.269-273
[5]    Farid,  Moh.,  H.  Ardhyananta,      V.  M.  Pratiwi,  S.  P  Wulandari, 2015. Correlation  between  Frequency  and  Sound  Absorption Coefficient  of  Polymer  Reinforced  Natural  Fibre .  Advanced Materials Research. Vol.1112, pp. 329-332.
[6]  Sulistijono. 2012. Mekanika Material Komposit .Surabaya : itspress.
. [7]  ASTM  D790  (2003), Standard  test  methods  for  flexural  properties of  unreinforced  and  reinforced  plastics  and  electrical  insulating materials,  Annual  book  of  ASTM  Standards,  Vol.08.01,  American Society for Testing and Materials (ASTM), Philadelphia, USA.
[8] ASM Metal Handbook Vol. 21
[9]  Pandey  Pankaj.,  Bajwa  Dilpreet.,  Ulven  Chad.,  Bajwa  Sreekala. Influence  of  Hybridizing  Flax  and  Hemp-Agave  Fibers  with  Glass Fiber  as  Reinforcement  in  a  Polyurethane  Composite .  North Dakota State University : Published on 19 May 2016
[10]M.  Agung,  and  M.  Farid,  “Pengaruh  Variasi  Komposisi  Serat Terhadap  Nilai  Koefisien  Absorpsi  Suara  dan  Perilaku  Mekanik Pada  Komposit  Serat  Ampas  Tebu  Dan  Bambu  Betung  Dengan Matriks  Gypsum,”  Tugas  Akhir,  Jurusan  Teknik  Material  dan Metalurgi, ITS, Surabaya (2015).