Abstrak —Penelitian  ini  dilakukan  untuk  membuat  material komposit polyurethane berpenguat  serat  gelas  untuk  aplikasi  di doorpanel .  Pengujian  yang  dilakukan  yaitu  uji  lentur  (ASTM D790),  uji  Tarik  (ASTM  D-3039  00),  dan  uji  densitas  (ASTM C271-99).  Dengan  perbandingan  PU  murni  (70PPI:30PPG)  dan dengan  variasi  fraksi  massa  5%,  10%,  dan  15%.  Hasil Bending menunjukkan kekuatan bending tertinggi dicapai oleh PU murni (70PPPI:30PPG)  sebesar  55.88MPa  dan  hasil  Kekuatan  Tarik tertinggi  dicapai  oleh  komposit  PU-15%  Serat  gelas  sebesar  2.7 MPa.    Hasil  pengujian  komposisi  penyusun polyurethane 70:30 murni  didapat  densitas  sebesar  0.11g/cm 3 .  Sementara  pada komposisi komposit PU-Serat gelas diketahui bahwa pada fraksi massa  5%  didapat  densitas  sebesar  0.05  g/cm 3 ,  kemudian  pada fraksi  massa  10%  densitas  meningkat  menjadi  0.09  g/cm 3 dan pada 15% meningkat menjadi 0.10 g/cm 3 .
Kata Kunci — polyurethane , serat gelas, sifat fisik, sifat mekanik

## I. PENDAHULUAN
EWASA  ini  perkembangan  teknologi  bahan  semakin pesat.  Pemenuhan  kebutuhan  akan  bahan  dengan karakteristik  tertentu  juga  menjadi  faktor  pendorongnya. Berbagai  macam  bahan  telah  digunakan  dan  juga  penelitian lebih  lanjut  terus  dilakukan  untuk  mendapatkan  bahan  yang tepat  guna,  salah  satunya  bahan  komposit polyurethane . Kemampuannya yang mudah dibentuk sesuai kebutuhan, baik dalam segi kekuatan maupun keunggulan sifat-sifat yang lain, mendorong  penggunaan  bahan  komposit  p polyurethane sebagai  bahan  alternatif  atau  bahan  pengganti  material  logam konvensional  pada  berbagai  produk  yang  dihasilkan  oleh industri khususnya industri otomotif.
Material  komposit  yaitu  material  yang  tersusun  dari campuran  atau  kombinasi  dua  atau  lebih  unsur-unsur  utama yang secara makro berbeda di dalam bentuk dan atau komposisi material  yang  pada  dasarnya  tidak  dapat  dipisahkan  [1]. Kelebihan  material  komposit  dibandingkan  dengan  logam adalah  ketahanan  terhadap  korosi  atau  pengaruh  lingkungan bebas dan untuk jenis komposit tertentu memiliki kekuatan dan kekakuan  yang  lebih  baik.  Oleh  karena  itu  penelitian  yang berkelanjutan  berbanding lurus  dengan  perkembangan teknologi bahan tersebut khususnya komposit.
Penelitian  mengenai  material  komposit  maupun  komponen yang  terbuat  dari  material  komposit  telah  banyak  dilakukan. Pengaruh  jenis  serat  pada  komposit  terhadap  kekuatan  tarik
bahan  komposit  polimer/serat  gelas  [2].  Hasil  penelitian tersebut  menunjukkan  bahwa  jenis  serat E-glass dengan  tipe chopped  strand  mat memiliki  kekuatan  tarik  sebesar  75,55 MPa.  Serat  juga  dijadikan  bahan  pada  penelitian  Farid,  dkk. Sebagai  pembuatan  komposit  [3] [4].    Dengan  penggabungan matriks polyurethane dan serat gelas diharapkan mendapatkan sifat mekanik yang tinggi untuk yang sesuai di doorpanel . Hal ini mendorong penulis untuk melakukan penelitian lebih lanjut.
Adapun  dalam  penelitian  ini  karakteristik  komposit  yang ingin diketahui adalah sifat kelenturan, kekuatan, dan densitas dari  komposit  polimer  berpenguat  serat  gelas  dan  komposit polyurethane berpenguat  serat  bambu.  Hal  ini  dikarenakan peneliti  ingin  memperoleh  bahan  komposit  yang  kuat,  lentur, dan juga ringan. Sehingga uji yang perlu dilakukan harus dapat mengetahui  karakteristik  komposit  polimer  yang  sesuai,  yaitu uji lentur, uji tarik dan uji densitas sehingga aplikasinya sesuai untuk digunakan di doorpanel

## II. METODE PENELITIAN

## A. Material
Material yang digunakan ialah Polyurethane yang terdiri dari gabungan Polyurethane A ( Isocyanate ) dengan Polyurethane B ( Polyol )  sebagai  matriksnya  dan  Serat  gelas  sebagai  fillernya yang didapatkan dari PT Justus Kimia Raya, Surabaya.

## B. Preparasi spesimen
Pengolahan  serat  gelas  digunting  kecil-kecil  dan  dicacah dengan ukuran 250-450 mikron.  Metode pembuatan komposit bermatriks PU- fiberglass s  ini  menggunakan  metode blending . Polyurethane A dan polyurethane B dengan perbandingan 70 PPI : 30 PPG dan serat gelas dengan variasi  fraksi massa 5%, 10%  dan  15%  diaduk  secara  merata  lalu  dituangkan  kedalam cetakan  sebelum  terjadi  proses  pengembangan  busa. Pembuatan cetakan untuk uji bending menggunakan seng yang dibentuk  dengan  dimensi  127x12,7x3  mm.  untuk  uji  Tarik dimensi  yang  dibentuk  60x15x5  mm.  Cetakan  dibungkus dengan alumunium  foil untuk  menghindari  reaksi  kimia  yang mungkin  terjadi  antara  PVC  dengan  komposit polyurethane sementara  spesimen  untuk  pengujian  densitas  didapat  dari potongan  uji bending dan  uji  tarik  dengan  dimensi  spesimen 1x1x1  cm.  Nilai  fraksi  massa  tersebut  berdasarkan  pada percobaan  karena  diatas  nilai  tersebut  serat  tidak  bisa  diaduk

## Efek Penambahan Serat Gelas pada Komposit Polyurethane Terhadap Sifat Mekanik dan Sifat Fisik Komposit Doorpanel
Astrit Kirana, Moh. Farid, Vania Mitha Pratiwi Jurusan Teknik Material & Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail : mofaredo@gmail.com
D
dalam  larutan polyurethane dikarenakan  massa  jenis  serat fiberglass 2.54 gr/cm 3

## C. Pengujian kuat lentur
Kekuatan  lentur  digunakan  untuk  menunjukkan  kekakuan dari suatu material ketika dibengkokkan. Pengujian kelenturan dilakukan  dengan  metode three  point  bend ,  dimana  spesimen diletakkan pada kedua tumpuan dan dilakukan pembebanan di tengah  spesimen.  Mesin  yang  digunakan  adalah  mesin  uji bending milik  Unair  Surabaya.  Prosedur  pengujian  menurut standar  ASTM  D790.  Dimensi  spesimen  yang  diuji  sesuai standar tersebut ialah sebesar 127x12.7x3 mm.
Gambar 1.  Dimensi spesimen uji bending
Kekuatan  lentur  suatu  material  dapat  dihitung  dengan persamaan berikut:
𝜎 𝑓 = 3𝑃𝐿 2𝑏𝑑 2 (1)
Keterangan : σ f = kekuatan lentur (Kg/cm 2 ) L = Support span (cm)
P = Beban patah (Kg)
b = lebar spesimen (cm)
d = tebal spesimen (cm)
Gambar 2.  Spesimen uji bending

## D. Pengujian Tarik
Pengujian tarik dilakukan untuk  mengetahui kekuatan tarik suatu  material  serta  modulus  elastisitasnya.  Mesin  yang digunakan  adalah  mesin  uji bending milik  Unair  Surabaya. Prosedur  pengujian  menurut  standar  ASTM  D-3039  00. Dimensi  spesimen  yang  diuji  sesuai  standar  tersebut  ialah sebesar 60x15x5 mm.
Gambar 3.  Dimensi spesimen uji Tarik

## Gambar 4.  Spesimen uji tarik

## E. Pengujian Densitas
Uji  densitas  menggunakan  ASTM  C271-99.  Pengujian dilakukan dengan perhitungan massa dan volume dari masing- masing spesimen komposit.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Uji Bending
Uji bending komposit  serat  dilakukan  di  laboratorium farmasi  Univeritas  Airlangga  Surabaya.  Dari  pengujian kekuatan  lentur  yang  telah  dilakukan,  diperoleh  hasil  data sebagai berikut :
Tabel 1 .
Hasil Pengujian kekuatan lentur PU murni (70PPI:30PPG) komposit PU- serat gelas%
Gambar 5.  Hasil uji bending
Berdasarkan  Tabel  1  dan  Gambar  5  menunjukkan  hasil  uji bending PU murni, komposit serat gelas dengan perbandingan penyusun polyurethane 70PPI:30PPG.  Diketahui  bahwa  nilai kekuatan  lentur polyurethane murni tanpa serat sebesar 55.88 MPa.  Ketika  ditambahkan  serat  gelas  sebesar  5%  kekuatan lentur menurun menjadi 15.96 MPa. Pada fraksi serat gelas 10% kekuatan  lentur  naik  yaitu  sebesar  39.91  MPa  dan  terus  naik sebesar  54.28  MPa  ketika  fraksi  massa  serat  sebesar  15%. Namun ketika ditambahkan serat kekuatan lentur terus naik dari fraksi  massa  serat  gelas  5%,  10%,  dan  15%.  Hal  ini membuktikan  bahwa  jika  semakin  banyak  serat  gelas ditambahkan ke PU maka kekuatan lenturnya akan menyaingi kekuatan lentur PU murni.
0 20 40 60 0 5 10 15 Kek u at an Len tu r (Mpa) Fraksi massa serat (%) 0 5 10 15 PU murni
(70PPG:30PPI) Komposit PU (70PPI:30PPG)-FG% Fraksi massa (%) - 5 10 15 Kekuatan Lentur (Mpa) 55.88 15.96 39.91 54.28 m 128 4mm 12,7 mm 127 mm 3mm 15 mm 60 mm 5mm PU murni (70PPI:30P PG) Komposit PU (70PPI:30P PG)-FG%
Hal  tersebut  disebabkan  karena  memang  pada  dasarnya kekuatan  mekanik  pada  serat  gelas  tinggi  jika  dibandingkan dengan  serat  natural  bambu.  khusus  pada  komposit  PU-serat bambu, penambahan serat  ini  akan  mengakibatkan penurunan nilai  kekuatan  dan  sifat  mekanik  dari  material  komposit  [6]. Sifat mekanik disini adalah bending (kelenturan) dan uji tarik. Dikarenakan pada proses alkalisasi bertujuan untuk meningkatkan  ikatan interface pada  komposit  tetapi  hal  ini membuat  serat  menjadi  sangat  rapuh  karena  lignin  yang  di dalam  serat  dihilangkan  lewat  proses  tersebut.  Tetapi  pada penambahan  fraksi  serat  selanjutnya  nilai  kekuatan bending akan ikut meningkat.
Kurangnya  serat  yang  ditambahkan  akan  menurunkan kemampuan  komposit  untuk  menahan  beban  yang  diberikan [5],  sehingga  dapat  dilihat  dalam  bentuk  patahannya  setelah dilakukan pengujian terlihat lebih getas dikarenakan kurangnya serat yang ditambahkan. Berdasarkan gambar 4.6 diatas dapat disimpulkan  bahwa  semakin  banyak  penambahan  serat  ke dalam  komposit  maka  akan  semakin  meningkatkan  nilai kekuatan  lentur  terhadap  beban  yang  diterima  oleh  material komposit.

## B. Uji Tarik
Cetakan  untuk  uji  tarik  dibuat  menggunakan  seng  yang dibentuk  dengan  dimensi  60x15x5  mm sesuai  dengan  ASTM D-3039 00. Yang  mana dibuat dengan  metode blending . Dari pengujian kekuatan tarik yang telah dilakukan, diperoleh hasil data sebagai berikut:
Tabel 2.
Hasil Pengujian kekuatan tarik PU murni (70PPI:30PPG), dan komposit
PU-Serat gelas PU murni (70PPG:30PPI) Komposit PU (70PPI:30PPG)-FG% Fraksi massa (%) - 5 10 15 Kekuatan Tarik (N/cm 2 ) 1.7 1.4 1.8 2.7

## Gambar 6. Hasil uji Tarik
Dari  Tabel  2  dan  Gambar  6  diatas  dapat  diketahui  bahwa pada komposit PU-serat gelas  dengan  fraksi  massa 15%  serat gelas  mempunyai  nilai  kekuatan  tarik  tertinggi  sebesar  2.7 MPa.  Sedangkan  pada  spesimen  100%PU  mempunyai  nilai kekuatan tarik sebesar 1.7 MPa.
Berdasarkan  hasil  pengujian,  nilai  kekuatan  tarik  terendah ada  pada  spesimen  komposit  PU-serat  gelas  5%  sebesar  1.4 MPa.  Dari  hasil  pengujian  tarik  didapatkan  hasil  bahwa  PU murni  mempunyai  nilai  kekuatan  tarik  hampir  sama  dengan
yang  komposit  PU-serat  gelas  10%  sebesar  1.8  MPa.  Namun dengan penambahan serat gelas kekuatan tarik bisa lebih tinggi.
Sama  halnya  dengan  spesimen  uji  kelenturan  hal  yang menyebabkan  spesimen  komposit  PU-serat  gelas  lebih  tinggi adalah karena memang pada dasarnya kekuatan mekanik pada serat gelas lebih tinggi dibandingkan serat bambu. namun pada dasarnya  kekuatan  serat  bambu  hamper  menyamai  kekuatan serat  gelas,  tetapi  seiring  bertambah  banyaknya  fraksi  massa serat  maka  akan  menambah  kekuatan  tarik  dari  material komposit tersebut [5] [6].

## C. Uji Densitas
Pengujian densitas dilakukan dengan cara menghitung massa dan  volume  dari  masing-masing  spesimen  untuk  diketahui massa jenisnya.
Pada  hasil  pengukuran  komposisi  penyusun polyurethane 70:30  murni  didapat  densitas  sebesar  0.115g/cm 3 .  Sementara pada komposisi komposit PU-Serat gelas diketahui bahwa pada fraksi  massa  5%  didapat  densitas  sebesar  0.083  g/cm 3 , kemudian pada fraksi massa 10% densitas meningkat menjadi 0.11 g/cm 3 dan pada 15% meningkat menjadi 0.128 g/cm 3 .
Sedangkan  pada  hasil  pengujian  komposisi  penyusun polyurethane 70:30 murni didapat densitas sebesar 0.11g/cm3. Sementara pada komposisi komposit PU-Serat gelas diketahui bahwa  pada  fraksi  massa  5%  didapat  densitas  sebesar  0.05 g/cm 3 ,  kemudian  pada  fraksi  massa  10%  densitas  meningkat menjadi  0.09  g/cm 3 dan  pada  15%  meningkat  menjadi  0.10 g/cm 3 .  Setiap  penambahan  serat  akan  menaikkan  densitas. Densitas juga dipengaruhi oleh fraksi massa perbandingan PU A dan PU B. semakin besar fraksi massa PU A maka semakin besar nilai densitasnya.
Tabel 3. Perbandingan densitas PU murni (70PPI:30PPG), komposit PU-serat
gelas dengan Pengukuran PU murni (70PPG:30PPI) Komposit PU (70PPI:30PPG)- FG% Fraksi massa (%) - 5 10 15 Densitas (g/cm³) 0.115±0.0009 0.083± 0.0039 0.11±0.00 41 0.128±0.0 078 Tabel 4. Perbandingan densitas PU murni (70PPI:30PPG), komposit PU-serat gelas dengan Pengujian PU murni (70PPG:30PPI) Komposit PU (70PPI:30PPG)-FG% Fraksi massa (%) - 5 10 15 Densitas (g/cm³) 0.11±0.01181 0.05±0.0 0328 0.09±0.00 738 0.10±0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 5% 10% 15% σ ( M P a) Fraksi massa serat (%)
Gambar 7. Hasil Uji Densitas
Pada  hasil  pengukuran  dan  pengujian  ternyata  didapatkan perbedaan hasil densitas antara keduanya, namun trennya tetap sama.  Dan  dari  Gambar  4.8  dapat  diartikan  bahwa  semakin banyak  penambahan  serat  maka  akan  semakin  meningkatkan massa  jenis atau densitasnya. Terbukti dengan bertambah nya fraksi  massa  serat  maka  nilai  densitas  akan  terus  meningkat dibuktikan dengan tabel 4.8
Tetapi  bila  dibandingkan  dengan  teori  nilai  densitasnya turun,  dikarenakan  gelembung  atau foam dari  spesimen polyurethane serat  gelas  lebih  banyak  dibanding  PU.  Jumlah void yang banyak akan mengakibatkan jumlah gas dalam void akan  bertambah  [7].  Gas  ini  mempunyai  kekuatan  mekanik yang  dapat  menurunkan  sifat  mekanik  dari foam atau void tersebut.  Berarti  akan  mengakibatkan  turunnya  densitas  pula. Hal ini dibuktikan dengan nilai densitas eksperimen yang lebih kecil  daripada  teori.  Karena  pada  saat  eksperimen, polyurethane mengembang  dengan  volume  tertentu  dan semakin mengembang akan semakin banyak void dan gas.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis  berterimakasih  banyak  kepada  Program  Riset Unggulan  Jurusan  tahun  2016  yang  didanai  oleh  Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] M.M Schwartz., 1984 “ Composite Materials Handbook”, McGraw-Hill Inc, New York.
[2] H. Nurdin. Zona Teknik ISSN 1978-1741, Pengaruh Penggunaan Jenis
Serat  Pada  Komposit  Polimer  Terhadap  Kekuatan  Tarik. Volume  3
No.2: 143-150
[3] M.  Farid,  T.  Heryanto.  2013. Correlation  of  Normal  Incidence  Sound Absorption Coefficient (NAC) and Random incidence Sound Absorption Coeffiecient  (RAC)  of  Polyester/Ramie  Fibre  Composite  Materials . Advanced Material Research. Vol. 789, pp.269-273 [4] M.  Farid,  H.  Ardhyananta,  V.M.Pratiwi,  S.P  Wulandari.  2015.
Correlation  between  Frequency  and  Sound  Absorption  Coeffiecient  of Polymer Reinforced Natural Fibre. Advanced Materials Research, Vol. 1112, pp. 329-332.
[5] Gayatri.  2014 .  Processing  and  Characterization  of  Pultruded Polyurethane  Composites. Huntsman  International  LLC.  Michigan- USA.
[6] M.  Rahman,  M.  et  al.  2005. Design  and  Construction  of  Muffler  for Engine  Exhaust  Noise  Reduction .  Proceedings  of  the  International Conference on Mechanical Engineering
[7] K. Sivertsen. 2007. “ Polymers Foams” . 3.063 polymer physics .
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0% 5% 10% 15% D en si ta s (g r/ m ³ ) Fraksi massa serat (%) pengujian
pengukuran