eISSN : 2721-5717

## ZONA LAUT

## JURNAL INOVASI SAINS DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
-spasi -Times New Roman 11 Italic- -spasi -Times New Roman 11 Italic-

## PENGARUH PERBANDINGAN RESIN DAN KATALIS TERHADAP KEKUATAN TARIK KOMPOSIT FIBERGLASS-POLYESTER UNTUK BAHAN PEMBUATAN KAPAL
*Alamsyah, Taufik Hidayat dan Arif Nur Iskandar Program Studi Teknik Perkapalan Institut Teknologi Kalimantan *alamsyah@itk.ac.id
n 11 Italic- -spasi-Times New Roman 11 Italic--spasi-Times New Roman 11 Italic-
Abstrak
Penggunaan  komposit  berbahan  dasar fiberglass banyak  dijumpai  dalam  pembuatan  kapal.  Akan  tetapi,  penggunaan komposit pada proses pembuatan kapal belum memiliki standar mutu yang jelas dan baku mengenai perbandingan antara jumlah resin dan katalis yang digunakan. Sedangkan, jumlah penggunaan resin dan katalis memiliki pengaruh terhadap kekuatan  dari  komposit  berpenguat  serat.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  jumlah  katalis  yang dicampurkan ke resin terhadap kekuatan tarik komposit fiberglass-polyester . Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen yang menggunakan mesin pengujian tarik dengan memvariasikan jumlah katalis pada resin dari 0,5% sampai dengan 2%. Pada penelitian ini diperoleh hasil bahwa komposit dengan jumlah katalis 0,5% memiliki nilai kekuatan tarik 4,85 kgf/mm 2 , elongasi 2,43% dan modulus elastisitas 2,26 kgf/mm 2 . Komposit dengan jumlah katalis 1% memiliki nilai kekuatan tarik 5,02 kgf/mm 2 , elongasi 1,71% dan modulus elastisitas 2,96 kgf/mm 2 . Komposit dengan jumlah katalis 1,5% memiliki nilai kekuatan tarik 5,49 kgf/mm 2 , elongasi 1,97% dan modulus elastisitas 3,07 kgf/mm 2 . Komposit dengan jumlah katalis 2% memiliki nilai kekuatan tarik 4,97 kgf/mm 2 , elongasi 1,62% dan modulus elastisitas 3,11 kgf/mm 2 . Kekuatan tarik komposit fiberglass-polyester mengalami peningkatan di jumlah katalis 0,5 hingga 1,5% dan mengalami penurunan di jumlah katalis 2%.  Nilai kekuatan tarik tertinggi terdapat pada komposit dengan komposisi jumlah resin 100% dan jumlah katalis 1,5%. -spasi-Times New Roman 11 Italic-
Kata Kunci: Fiberglass , Katalis, Kekuatan Tarik, Komposit. -spasi-Times New Roman 11 Italic- -spasi-Times New Roman 11 Italic-

## Abstract
The use of fiberglass-based composites is often found in shipbuilding. However, the use of composites in the shipbuilding process  does  not  yet have  clear  and  standard quality  standards  regarding  the  ratio  between  the amount of  resin  and catalyst used. Meanwhile, the amount of use of resin and catalyst has an influence on the strength of the fiber-reinforced composite. This study aims to determine the effect of the amount of catalyst mixed into the resin on the tensile strength of fiberglass-polyester  composites.  The  method  used  in  this  study  is  an  experimental  method  that  uses  a  tensile  testing machine by varying the amount of catalyst in the resin from 0.5% to 2%. In this study, the results showed that composites with a catalyst amount of 0.5% had a tensile strength value of 4.85 kgf/mm 2 , elongation of 2.43% and elastic modulus of 2.26 kgf/mm 2 . Composites with a catalyst amount of 1% had a tensile strength value of 5.02 kgf/mm 2 , elongation of 1.71% and elastic modulus of 2.96 kgf/mm 2 . Composites with a catalyst amount of 1.5% had a tensile strength value of 5.49 kgf/mm 2 , elongation of 1.97% and elastic modulus of 3.07 kgf/mm 2 . Composites with a catalyst amount of 2% had a tensile strength  value  of  4.97  kgf/mm 2 ,  elongation  of  1.62%  and  elastic  modulus  of  3.11  kgf/mm 2 . The  tensile  strength  of fiberglass-polyester composites has increased in the amount of catalyst 0.5 to 1.5% and has decreased in the amount of catalyst 2%. The highest value of tensile strength is in composites with a composition of 100% resin and 1.5% catalyst. -spasi-Times New Roman 11 Italic-
Keywords: Fiberglass, Catalyst, Tensile Strength, Composite.

## 1. i PENDAHULAN
Komposit merupakan suatu material yang tersusun dari penggabungan dua atau lebih material pembentuknya melalui  campuran  yang  tidak  homogen,  dimana  sifat  mekanik  dari  masing-masing  material  pembentuknya berbeda [1]. Komposit tersusun dari dua jenis material yang berbeda yaitu matrix yang berfungsi sebagai bahan pengikat  dan reinforcement yang  berfungsi  sebagai  bahan  penguat.  Pada  umumnya  yang  sering  digunakan sebagai bahan penguat ( reinforcement ) komposit adalah serat kaca ( fiberglass ). Dan yang digunakan sebagai bahan pengikat ( matrix ) komposit adalah resin yang dicampurkan dengan katalis. Penggunaan  komposit  berbahan  dasar fiberglass banyak  dijumpai  dalam  pembuatan  kapal  dikarenakan memiliki  banyak  kelebihan.  Adapun  kelebihan  dari  komposit  berbahan  dasar fiberglass yaitu ringan,  tahan terhadap korosi, mudah dibentuk, memiliki sifat sebagai penghantar isolator yang baik dan  memiliki harga yang terjangkau [2]. Akan tetapi, penggunaan komposit pada proses pembuatan kapal belum memiliki standar mutu  yang  jelas  dan  baku  mengenai  perbandingan  antara jumlah  resin  dan  katalis  yang  digunakan  sebagai bahan  pengikat  pada  material  komposit.  Pemberian  bahan  tambahan  katalis  pada  resin  berfungsi  untuk mempercepat  proses  pengerasan  cairan  resin.  Penggunaan  katalis  dalam  jumlah  yang  terlalu  banyak  dapat menimbulkan panas yang berlebihan pada saat proses  pengerasan [3]. Dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, diperoleh hasil bahwa penambahan katalis pada cairan resin berpengaruh terhadap sifat mekanik dari  matriks  tanpa  serat [4].  Sedangkan,  sifat  mekanik  dari  matriks  merupakan  salah  satu  faktor  yang mempengaruhi kekuatan dari komposit yang diperkuat serat [5].
Dari  penjelasan  di atas,  dapat  disimpulkan  bahwa jumlah  penggunaan  resin  dan  katalis  memiliki  pengaruh terhadap  kekuatan  dari  komposit  berpenguat  serat.  Namun,  belum  ada  penelitian  yang  meneliti  tentang pengaruh perbandingan resin dan katalis terhadap kekuatan tarik komposit berpenguat serat kaca. Oleh karena itu, pada penelitian ini akan meneliti mengenai “Pengaruh Perbandingan Resin dan Katalis Terhadap Kekuatan Tarik  Komposit Fiberglass-Polyester untuk  Bahan  Pembuatan  Kapal”.  Penelitian  ini  dilakukan  untuk menganalisis hasil perbandingan resin dan katalis terhadap kekuatan tarik pada komposit fiberglass-polyester . Diharapkan  dengan  adanya  penelitian  ini  dapat  berguna  bagi  penelitian  terkait  material  komposit  sebagai bahan pembuatan kapal.

## 2. METODE
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  metode  eksperimen  yang  menggunakan  mesin  pengujian  tarik  dengan memvariasikan  jumlah  katalis  pada  resin  dari  0,5%  sampai  dengan  2%  pada  bahan  pembuatan  komposit. Penelitian ini dilakukan dengan tahapan awal yaitu studi literatur sebagai bahan pencarian sumber informasi terkait  penelitian.  Studi  literatur  ini  dimaksudkan  untuk  memahami  konsep  dan  metode  yang  tepat  untuk menyelesaikan masalah yang telah dirumuskan pada tahap sebelumnya dan untuk mewujudkan tujuan yang dimaksudkan. Studi literatur ini termasuk mencari referensi atas teori-teori terkait atau hasil penelitian yang pernah dilakukan sebelumnya. Kemudian tahap pesiapan alat dan bahan dimana pada tahap ini semua alat dan bahan yang dibutuhkan untuk penelitian disiapkan agar memudahkan jalannya proses penelitian. Adapun alat- alat yang digunakan untuk pembuatan komposit adalah sarung tangan, masker, cetakan kaca dengan ukuran 19 cm x 15 cm x 0,5 cm, release agent atau wax, spidol, penggaris, gunting, timbangan digital, gelas atau wadah, suntikan, klip penjepit, cutter, gergaji, mesin bench grinder , jangka sorong dan mesin uji tarik UTM ( Universal  Testing  Machine ).  Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  terdiri  dari  resin polyester ETERNAL .  Resin  yang  digunakan  dalam  material  komposit  berperan  untuk  mentransfer  muatan  mekanik eksternal ke penguat dan melindunginya dari lingkungan eksternal. Oleh karena itu resin harus cukup fleksibel dan menawarkan kompatibilitas yang baik dengan penguat. Selain itu, mereka harus memiliki kerapatan yang rendah untuk menjaga sifat spesifik penguat yang tinggi [6]. Bahan kedua adalah katalis MEPOXE . Katalis merupakan  bahan  pemicu  ( initiator )  yang  berfungsi  untuk  mempersingkat  reaksi curing atau  proses pengerasan  pada  temperatur  ruang.  Pemberian  bahan  tambahan  katalis  pada  resin  berfungsi  untuk mempercepat proses pengerasan cairan resin.  Katalis yang dipakai sebagai proses curing dalam pembuatan FRP berasal dari organic peroxide seperti methyl ethyl ketone peroxide dan acetyl actone perocide . Katalis digunakan  sebagai  bahan  tambahan  pada  resin polyester .  Resin  ini  mulai  mengalami  proses curing saat terjadinya  reaksi  antara  resin  dengan  katalis.  Penggunaan  katalis  dalam  jumlah  yang  terlalu  banyak  dapat menimbulkan panas yang berlebihan pada saat proses pengerasan. Reaksi panas yang berlebihan antara kedua bahan ini akan mengakibatkan kerusakan pada hasil [3] . Banyak katalis yang digunakan dapat mempengaruhi sifat mekanis dari matriks tanpa serat. Penambahan katalis di atas 1% dapat menurunkan kekuatan tarik dan
bending resin polyester tak jenuh [4] . Dan bahan terakhir adalah serat kaca chopped strand mat sebagai penguat dari  komposit.  Penguat  ( reinforcement ),  yaitu  bagian  komposit  yang  berfungsi  sebagai  penanggung  beban utama  pada  komposit,  umumnya  berbentuk  serat  yang  mempunyai  sifat  kurang ductile tetapi  lebih  kuat. Adapun bahan penyusun dari komposit ini dapat dilihat pada Gambar 1 berikut:

## Gambar 1. Bahan Penyusun Komposit [7]
Selanjutnya,  tahap  pembuatan  komposit  dimana  komposit  dibuat  dengan  memvariasikan  persentase penambahan katalis mulai 0,5% hingga 2% dengan tiap kenaikan katalis 0,5%. Pada masing-masing variasi jumlah katalis, dibuat 3 buah spesimen sehingga jumlah keseluruhan spesimen adalah 12 buah.  Pembuatan komposit dilakukan dengan menggunakan metode hand lay-up . Proses pembuatan komposit dengan metode hand lay-up ini adalah pembuatan komposit dengan menggunakan lapisan demi lapisan sehingga diperoleh ketebalan yang ditentukan atau diinginkan. Lapisan tersebut berisi resin dan bahan penguat ( reinforcement ), biasanya  bahan  panguat  yang  sering  digunakan  adalah  serat fiberglass dan  serat  alam.  Setelah  didapatkan ketebalan  yang  diinginkan,  langkah  selanjutnya  adalah  menggunakan roller untuk  dapat  meratakan  dan menghilangkan udara yang terjebak di atasnya. Metode hand lay-up dapat dilihat pada Gambar 2 berikut:
Gambar 2. Metode Hand Lay-Up [8]
Komposit yang telah dibuat kemudian dibentuk menjadi spesimen pengujian tarik sesuai dengan standar ASTM D638-14. Untuk bentuk dan dimensi dari spesimen pengujian dapat dilihat pada Gambar 3 berikut:
Gambar 3. Bentuk dan Dimensi Spesimen Pengujian Tarik [9]
Setelah komposit dibentuk menjadi benda uji sesuai dengan standar ASTM D638-14, kemudian spesimen diuji dengan menggunakan mesin pengujian tarik dengan menggunakan mesin UTM ( Universal Testing Machine ). Pengujian tarik ini bertujuan untuk dapat mengetahui kekuatan tarik rata-rata dan regangan dari setiap variasi perbandingan resin dan katalis. Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan atau material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu. Salah satu pengujian komposit ini ditinjau dari kekuatan tarik dengan menggunakan Universal Testing Machine . Dengan menarik suatu bahan akan  diketahui  bagaimana  bahan  tersebut  bereaksi  terhadap  tenaga  tarikan  dan  mengetahui  sejauh  mana material itu bertambah panjang, skema penarikan spesimen uji tarik  dapat dilihat pada Gambar 4 berikut:

## Gambar 4. Skema Pengujian Tarik [10]
Tahap terakhir adalah tahap analisis data atau pengolahan data yang diperoleh dari hasil pengujian tarik. Pada pengujian tarik yang dilakukan, hasilnya berupa print-out grafik hubungan beban dan pertambahan panjang. Untuk  dapat  menghitung  kekuatan  tarik  dan  regangan  dari  pengujian  tersebut,  maka  menggunakan  rumus sebagai berikut:
1. Tensile  strength atau  kekuatan  tarik  dapat  didefinisikan  sebagai  gaya  per  unit  luas  material  yang menerima gaya tersebut. Untuk dapat memperoleh kekuatan tarik dari suatu material dapat dihitung menggunakan Persamaan 1 berikut:
𝜎 = 𝑃 𝐴 (1)
dimana σ adalah kekuatan tarik (kgf/mm 2 ), P adalah beban (kgf) dan A adalah luas penampang (mm 2 ).
2. Tensile strain adalah ukuran perubahan panjang suatu material setelah dilakukan uji tarik, sehingga dari hasil pengujian tarik dapat digunakan untuk mencari nilai regangan dari suatu material. Untuk mencari tensile strain dapat dihitung menggunakan Persamaan 2 berikut:
𝜀 = 𝛥𝐿 𝐿𝑜 (2)
dimana ε adalah regangan, 𝛥𝐿 adalah pertambahan panjang (mm) dan Lo adalah panjang awal (mm).
3. Modulus elastisitas ( Young Modulus ) adalah perbandingan antara tegangan ( stress ) dengan regangan (strain ). Untuk mencari modulus elastisitas dapat dihitung menggunakan Persamaan 3 berikut:
𝐸 = 𝜎 𝜀 (3)
dimana E adalah modulus elastisitas (kgf/mm 2 ), σ adalah tegangan (kgf/mm 2 ) dan 𝜀 adalah regangan [10].

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil pengujian tarik diperoleh data yang dapat dilihat pada Tabel 1 berikut:
Tabel 1. Hasil Data Uji Tarik Spesimen Komposit Persentase Katalis (%) Sampel Kekuatan Luluh (kgf/mm 2 ) Kekuatan Tarik (kgf/mm 2 ) Elongasi (%) Modulus Elastisitas (kgf/mm 2 ) 0,5 1 2,24 5,03 3,08 1,63 2 2,58 5,11 1,44 3,55 3 1,69 4,42 2,78 1,59 Rata-rata 2,17 4,85 2,43 2,26 1 1 2,19 3,85 1,56 2,47 2 2,52 5,65 2,07 2,73 3 2,87 5,56 1,51 3,68 Rata-rata 2,53 5,02 1,71 2,96 1,5 1 2,34 5,39 1,23 4,38 2 2,53 5,91 2,07 2,86 3 2,64 5,18 2,62 1,98 Rata-rata 2,50 5,49 1,97 3,07 2 1 2,97 4,00 1,79 2,23 2 2,59 6,06 1,60 3,79 3 2,42 4,85 1,47 3,30 Rata-rata 2,66 4,97 1,62 3,11
Dari data yang diperoleh di atas, maka dapat dibuat grafik hubungan antara penambahan jumlah katalis dengan nilai kekuatan tarik dari komposit yang dapat dilihat pada Gambar 5 berikut:

## Gambar 5. Grafik Hubungan Jumlah Katalis Dengan Nilai Kekuatan Tarik Komposit
Dari  Gambar  5,  dapat  dilihat  bahwa  terjadi  peningkatan  nilai  kekuatan  tarik  sebesar  3,43%  dari  komposit dengan  jumlah  katalis  0,5%  sampai  dengan  komposit  dengan  jumlah  katalis  1%.  Kemudian,  terjadi peningkatan nilai kekuatan tarik lagi sebesar 9,43% dari komposit dengan jumlah katalis 1% sampai dengan komposit dengan jumlah katalis 1,5% dan terjadi penurunan nilai kekuatan tarik sebesar 9,53% pada komposit dengan jumlah katalis 2%. Hal ini senada dengan penelitian terdahulu bahwa penambahan katalis di atas 1% dapat menurunkan kekuatan tarik dan bending resin polyester tak jenuh [4]. Kecenderungan tersebut diperkuat oleh  teori  lainnya  yang  menyebutkan  penggunaan  katalis  dalam  jumlah  yang  terlalu  banyak  dapat menimbulkan  panas  yang  berlebihan  pada  saat  proses  pengerasan,  sehingga  reaksi  panas  yang  berlebihan antara kedua bahan ini akan mengakibatkan kerusakan pada hasil [3]. Dari persentase perubahan nilai kekuatan tarik ini, maka  dapat disimpulkan bahwa penambahan jumlah katalis pada cairan resin sangat mempengaruhi nilai  kekuatan  tariknya.  Semakin  bertambah jumlah  katalis  yang  digunakan  maka  semakin  bertambah  pula nilai  kekuatan  tariknya.  Namun,  penambahan  dalam  jumlah  yang  terlalu  banyak  dapat  menurunkan  nilai kekuatan tariknya. Peningkatan nilai kekuatan tarik ini dikarenakan penggunaan katalis yang terlalu sedikit membuat proses pengeringan resin menjadi lambat, sehingga cairan resin menjadi kental yang mengakibatkan hasil komposit menjadi lunak dan elastis, hal itu yang membuat komposit dengan jumlah katalis yang sedikit memiliki nilai elongasi yang tinggi. Namun, penggunaan katalis yang terlalu banyak juga dapat menurunkan
nilai kekuatan tarik dari komposit. Hal ini dikarenakan katalis yang digunakan terlalu banyak membuat proses pengeringan cairan resin menjadi sangat cepat, sehingga komposit yang dihasilkan menjadi sangat keras dan getas. Komposit dengan penggunaan jumlah katalis yang terlalu banyak membuat nilai elongasinya menjadi semakin  kecil,  karena  komposit  menjadi  material  yang  getas  dan  pada  saat  dilakukan  pengujian tarik  pada komposit tersebut, komposit menjadi cepat patah dan regangan yang dihasilkan sangat kecil. Pada pengujian tarik, spesimen yang diuji diberi beban tarik sampai spesimen tersebut menjadi patah. Hasil patahan spesimen uji tarik dapat dilihat pada Gambar 6 berikut:

## Gambar 6. Hasil Patahan Spesimen Uji Tarik Komposit
Dari Gambar 6, dapat dilihat bahwa hasil patahan pada tiap-tiap spesimen berbeda. Patahan yang terjadi pada spesimen bervariasi, mulai dari yang patah di bagian tengah spesimen sampai dengan patah yang tidak pas di bagian tengahnya. Hal ini dikarenakan pada saat proses pembuatan komposit, serat yang digunakan sebagai penguat tidak memiliki jumlah yang sama pada tiap permukaannya. Sehingga saat komposit dipotong menjadi tiga  bagian,  jumlah  serat  yang  terdapat  pada  tiap  komposit  tidak  sama  rata.  Selain  itu,  pada  saat  proses pembuatan komposit, terdapat gelembung-gelembung udara yang membuat hasil komposit menjadi berlubang. Gelembung-gelembung  udara  ini  dihasilkan  dari  proses  pengadukan  cairan  resin  saat  dicampurkan  dengan katalis. Proses pengadukan yang terlalu cepat membuat gelembung-gelembung udara yang dihasilkan menjadi sangat banyak. Posisi dari lubang-lubang ini mempengaruhi hasil patahan dari spesimen saat diuji tarik. Hal itulah yang membuat hasil patahan pada spesimen berbeda-beda setelah dilakukan pengujian tarik.

## 4. KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  komposit fiberglass-polyester dengan  jumlah  katalis  0,5%  memiliki  nilai  kekuatan  tarik  4,85  kgf/mm 2 ,  elongasi  2,43%  dan  modulus elastisitas  2,26  kgf/mm 2 .  Komposit  dengan jumlah  katalis  1%  memiliki  nilai  kekuatan tarik  5,02  kgf/mm 2 , elongasi 1,71% dan modulus elastisitas 2,96 kgf/mm 2 . Komposit dengan jumlah katalis 1,5% memiliki nilai kekuatan tarik 5,49 kgf/mm 2 , elongasi 1,97% dan modulus elastisitas 3,07 kgf/mm 2 . Komposit dengan jumlah katalis 2% memiliki nilai kekuatan tarik 4,97 kgf/mm 2 , elongasi 1,62% dan modulus elastisitas 3,11 kgf/mm 2 . Kekuatan tarik komposit fiberglass-polyester mengalami peningkatan di jumlah katalis 0,5 hingga 1,5% dan mengalami  penurunan  di  jumlah  katalis  2%.  Untuk  komposit fiberglass-polyester diperoleh  nilai  kekuatan tarik tertinggi pada komposisi resin 100% dan katalis 1,5%, dengan nilai kekuatan tarik 5,49 kgf/mm 2 , elongasi 1,97% dan modulus elastisitas 3,07 kgf/mm 2 .

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ungkapan terimakasih kepada Laboratorium Desain Perencanaan Gambar Konstruksi dan Permesinan Kapal Teknik  Perkapalan  Institut  Teknologi  Kalimantan,  Laboratorium  Pengujian  Tarik  TMM  Politeknik  Negeri Balikpapan  yang  telah  menfasilitasi  penelitian  ini,  dan  reviewer  yang  tidak  diketahui  namanya  sehingga makalah ini layak dipublikasikan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Rawlings, F. L., Composite Materials: Engineering and Science. New York: CRC Press, 1999.
[2] Sapuan, S. M., Composite Materials. Oxford: Elsevier, Inc, 2017.
[3] Billmeyer, F. W., Textbook of Polymer Science. New York: John Wiley & Sons, Inc, 1984.
[4] Hestiawan,  H., Pengaruh  Penambahan  Katalis  Terhadap  Sifat  Mekanis  Resin  Poliester  Tak  Jenuh. Yogyakarta: Teknosia, 2017.
[5] Schwartz, M. M. (2002). Composite Materials Handbook. New York: McGraw-Hill, Inc, 2002.
[6] Berthelot, J.-M. Mechanics of Composite Materials and Structures. Vallouise: Compomecha, 2015.
[7] Kumar,  Y. K., Influence  of  Aviation  Fuel  on  Mechanical  Properties  of  Glass  Fiber-Reinforced  Plastic Composite. Chennai: IARJSET, 2016.
[8]   Akay, M., An Introduction to Polymer-Matrix Composites. Bookboon, 2015.
[9] ASTM., Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics D638-14. Philadelphia: American Society for Testing and Material, 2014.
[10] Callister, W. D., Materials Science and Engineering: An Introduction. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc, 2010.
-Times New Roman 11 Italic- -spasi-Times New Roman 11 Italic-