## SINERGI Polmed : JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN
Homepage jurnal: http://ojs.polmed.ac.id/index.php/Sinergi/index

## UJI  KEKUATAN  TARIK  KOMPOSIT  DENGAN  PENGUAT  SERAT SABUT KELAPA
Eka Putra Dairi Boangmanalu a* , Al Qadry a , Franklin Taruyun Hudeardo Sinaga a , Jandri Fan HT Saragi a , Angga Bahri Pratama b , Sahat a
a Program Studi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan, Jl. Almamater No.1, Padang Bulan, Kec. Medan Baru, Medan, Sumatera Utara 20155, Indonesia
b Program Studi Teknologi Rekayasa Energi Terbarukan, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan, Jl. Almamater No.1, Padang Bulan, Kec. Medan Baru, Kota Medan, Sumatera Utara 2015, Indonesia *Corresponding authors at ekaboangmanalu@polmed.ac.id(E. P.D.Boangmanalu) Tel:+62852-6650- 0191
I N F O A R T I K E L

## Riwayat artikel:
Diajukan pada 31 Oktober 2023 Direvisi pada 11 Desember 2023 Disetujui pada 15 Januari 2024 Tersedia daring pada 02 Maret 2024
Kata kunci: Komposit, sabut kelapa, uji tarik, matriks, resin polister
Keywords:
Composite, coconut fiber, tensile test, matrix, polyester resin
A B S T R A K
Serat dan ampas kelapa banyak dihasilkan oleh pedagang kelapa dan industry kelapa. Limbah serat kelapa tidak berbahaya karena organic dan bisa terurai. Akan tetapi limbah kelapa menjadi masalah karena kapasitas yang besar dan menjadi sampah yang kurang termanfaatkan.  Atas  dasar  pertimbangan  tersebut  maka  penelitan  ini  bertujuan  untuk memanfaatkan serat sabuk kelapa sebagai salah satu solusi yang bisa digunakan sebagai new material bagi masyarakat dan industry. Penelitan ini dilaksanakan di Labolatorium Teknik  Mesin  Politeknik  Negeri  Medan  dengan  menggunakan  mesin  computer  servo universal tensile machine dengan kapasitas maksimum mesin 100000 N. Matriks yang digunakan  pada penelitian  ini  adalah  resin  polister  yang disusun dengan  serat  dengan pertimbangan massa, dimensi dan diameter yang sama yang secara kontiniyu, acak dan terputus-putus. Sampel tersebut dibuat dengan komposisi fraksi volume yaitu (10:90) %,
(20:80) %, (30:70) %, (40:60) %, dan (50:50) %. Matriks 50:50 % memiliki stress, strain dan  modulus  yang  tertinggi  pada  pengujian  kali  ini.  stress  sebesar  14,98  MPa,  strain 2,00%, beban 12.251 N dan modulus young sebesar 7,49 MPa.
A B S T R A C T
It  is  common  for  coconut dealers  and  the  coconut  industry  to produce  organic  waste fibre and dregs after the coconut has been processed. Because it is organic and can be broken  down,  trash  made  from  coconut  fibre  is  not  harmful  to  the  environment.  The waste from coconuts, on the other hand, is an issue since it has a great capacity but is not  being  utilised  to  its  full  potential.  With  these  factors  in  mind,  the  purpose  of  this research is to investigate the possibility of utilising coconut belt fibre as a solution that may  be  utilised  as  a  new  material  for  both  society  and  industry.  A  Computer  Servo Universal Tensile Machine with a maximum engine capacity of 100000 N was utilised in the course of this investigation, which was carried out at the Mechanical Engineering Laboratory of the Medan State Polytechnic. The aim of this study, polyester resin was utilised as the matrix. The matrix was constructed with fibres that were of the same mass, size, and diameter, and these fibres were continuous, random, and discontinuous. The sample was created using a volume fraction composition that specifically included the following  ratios: (10:90)  %,  (20:80%)%,  (30:70%)%, (40:60%)%, and (50:50%)%. Within the scope of this test, the matrix with a 50:50 split has the highest stress, strain, and  modulus.  Young's  modulus  was  calculated  to  be 7.49  MPa ,  with  the  stress  being 14.98 MPa, the strain being 2.00% , and the load being 12.251 N .

## 1. PENGANTAR

## 1.1. Material Komposit
Perkembangan  penggunaan  bahan  komposit  berbahan  alam  ( Natural  Composite/  Naco )  dalam  bidang  industri  manufaktur  saat  ini mengalami perkembangan yang sangat pesat dan berusaha menggeser keberadaan bahan sintetis yang sudah biasa dipergunakan sebagai penguat pada bahan komposit seperti E-Glass, Kevlar-49, Carbon/Graphite, Silicone Carbide, Aluminium Oxide, dan Boron . dkk ., 2013), sehingga material komposit menjadi sebuah inovasi teknologi material yang dikembangkan saat ini. Komposit merupakan produk hasil gabungan dua bahan atau lebih sehingga didapatkan produk baru. Material penyusun komposit digunakan serat dari bahan alami sebagai alternatif dari serat sintetik. Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai bahan pengisi dan matriks sebagai bahan pengikat serat. (Nurfajri & Arwizet, 2019). Sebagai contoh komposit serat alam yang berpotensi tinggi di dunia industri adalah serat sabut kelapa. Serabut kelapa mempunyai banyak kelebihan, diantaranya tahan lama, tidak kaku, lentur, tahan air dan ekonomis.
Hal  tersebut  dapat  menjadi  bahan  pengganti  dalam  pembutan  komposit. Pembagian  komposit  berdasarkan  jenis  penguatnya  dapat digolongkan menjadi tiga yaitu (Djunaedi & Setiawan, 2018) pada gambar 1.
Gambar 1: Pengelompokan komposit berdasarkan jenis penguatnya

## 1.2. Sabut Kelapa
Menurut dari data Badan Pusat Statistik, Provinsi Sumatera Utara mencatat ada 100.036. ton kelapa yang dihasilkan pada tahun 2021, tentunya dari jumlah kelapa yang dihasilkan memiliki efek negative, yaitu limbah sabut kelapa. Sabut kelapa merupakan limbah organic yang diperoleh dari produsen minyak dan juga sebagian dihasilkan dari masyarakat sekitar. Menurut (Ningtyas dkk., 2021.) Sabut kelapa merupakan bagian yang cukup besar dari buah kelapa, yaitu 35 % dari berat keseluruhan buah.  Sabut kelapa terdiri dari serat dan gabus yang menghubungkan satu serat dengan serat lainnya. Serat adalah bagian yang berharga dari sabut. Setiap butir kelapa mengandung serat 525  gram  (75%  dari  sabut),  dan  gabus  175  gram  (25%  dari  sabut).  Oleh  karenanya  sabut  kelapa  akan  menjadi  masalah  jika  tidak dimanfaatkan  secara  dini.  Hasil penelitian  terdahulu  menunjukkan bahwa  serat  sabut kelapa dapat  menjadi  penguat  material  komposit. Serat sabut kelapa dapat menjadi salah satu penguat komposit yang dapat menggantikan fungsi serat teknis seperti serat kaca jika dapat menghasilkan  sifat  mekanik  yang  setara  dengan  komposit  serat  mekanik(Gavrila  dkk.,  2021).  Sehingga  menurut  (Nurfajri  &  Arwizet, 2019)  bahwa  perendaman  alkali (NaOH)  dapat  meningkatkan  kekuatan  serap  dan  ikat  antara  serat  beserta  matrik  yang  sejalan  dengan peningkatan kekuatan tarik komposit.

## 1.3. Uji Tarik
Untuk  mengetahi  sifat-sifat  mekanis  dari  suatu  material  adalah  dengan  menggunakan  uji  tarik  ( Tensile  test ).  Pengujian  tarik menurut.(Test dkk., 2016) akan menampilkan Kekuatan material sehingga bisa merancang suatu konstruksi sesuai dengan karakteristik material.  Sehingga Dengan menarik suatu bahan, kita akan mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang. Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus memiliki cengkeraman (grip) yang kuat dan kekakuan yang tinggi ( highly stiff ) dan juga mesin yang presisi (Suryono dkk., 2020)
Pengujian  tarik  merupakan  jenis  pengujian  merusak,  setelah  merusak  specimen  maka  akan  diteliti  modulus  elastis,  kekuatan tarik, tegangan tarik, dan tegangan transisi. Pengujian tarik dalam penilitian ini menggunakan ASTM. ASTM adalah American Standard Testing and Material yang terstandarisasi teknik untuk sistem, jasa, produk dan material termasuk geosintetik (Standard dkk., 2013). Pada gambar 2 adalah specimen ASTM D638 yang digunakan. (Hasil dkk., 2021). Didalam pengujian tarik tentunya specimen uji harus sesuai standart yang ditentukan, standart yang digunakan pada penelitan ini adalah ASTM D638, lebih lengkapnya pada gambar 2.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode penelitan yang dilakukan adalah metode kuantitatif dengan melakukan eksperimen pembuatan cetakan dan pencampuran resin polister, persiapan spesimen yang akan digunakan hingga pelaksanaan pengujian tarik dan melakukan analisa data yang diperoleh secara lengkap. Penelitian komposit ini menggunakan serat sabut kelapa dengan matrik resin polyester. Sampel tersebut dibuat dengan komposisi fraksi volume yaitu (10: 90) %, (20:80) %, (30:70) %, (40:60) %, dan (50:50). Adapun alur penelitan terdapat pada gambar 3.
Gambar 3: Alur penelitan

## 2.1 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada penelitan ini adalah Computer Servo Universal Tensile Machine dengan Kapasitas maksimum mesin 100000 N pada gambar 4.
Gambar 4: Mesin uji tarik
Bahan yang digunakan adalah serat kelapa, Jenis serat kelapa yang diperoleh adalah jenis Genjah Pandan Wangi pada gambar 5.
Cetakan komposit pada penelitian ini dibentuk dengan metode hand lay-up dengan cara menuang resin kedalam serat, kemudian memberikan pembebanan dan juga memperhalus permukaan dengan cara rol. Proses ini diulang secara rutin untuk mendapatkan bentuk dan ketebalan yang diinginkan sesuai standart ASTM D638 lebih lengkapnya pada gambar 6.
Gambar 6 . Spesimen pengujian

## 2.2 Prosedur Pengujian
Ada beberapa langkah yang harus dilakukan pada saat pengujian agar pengujian tersebut dapat berjalan dengan baik. Adapun tahapan pengambilan data dalam pengujian Tarik  adalah sebagai berikut :
1. Tahap persiapan
2. Sediakan specimen dengan matriks yang sudah ditentukan
3. Setting beban dan pencatat grafik pada mesin.
4. Berikan beban secara kontinyu sampai specimen putus
5. Record besarnya beban
6. Setelah putus ambil specimen dan ukur specimen dan luasan penampang yang putus
7. kerjakan specimen di atas untuk pengambuilan data seluruh specimen.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengujian uji tarik dengan matriks (10:90) %, (20:80) %, (30:70)%, (40:60)%, dan (50:50)% dapat kita lihat pada tabel 1.
Tabel 1 . Hasil Pengujian Uji Tarik Width (mm) Length of Reduced Section (mm) Elongation (mm) Area (mm2) Maximum of Strain (%) Maximum of Stress (Mpa) Maximum of Force (N) Madulus Young (Mpa) 12.5 59,99 1,35 749,85 0,30 8,61 6.456 28,7 12.5 60,08 1,17 750,96 1,00 11,45 8.597 11,45 12.5 59,96 1,55 749,44 1,50 12,27 9.197 8,18 12.5 63,94 1,75 799,26 1,62 13,02 10.406 8,04 12.5 65,44 2,15 818,05 2,00 14,98 12.251 7,49 Average 773.51 1.28 12.07 9381.80 12.77

## SINERGI Polmed: JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN VOL 05 NO 01 (2024) 56–63
Berdasarkan  tabel  1  pada  pengujian  spesimen  4  dan  spesimen  5  memiliki  hasil    tertinggi strain dan Stress .  Secara  umum hubungan strain dan Stress pada uji tarik pada kondisi plastis dan elastis dapat dinyatakan dengan persamaan (1.1). Menurut (Firmansyah dkk., 2018) nilai dari strain adalah jumlah pertambahan panjang yang diakibatkan pembebanan dibandingkan dengan panjang daerah ukur, kemudian nilai strain adalah besarnya gaya tarik yang dibagi jumlah luas penampang pada suatu pengujian. Sehingga dari tabel tersebut terlihat kekuatan tarik, regangan tarik dan modulus elastisitas yang semakin meningkat seiring seimbangnya fraksi resin dan serat sabut kelapa yaitu 40:60% dan 50%:50%. Sama halnya menurut (Astika dkk., 2013) bahwa semakin besar fraksi volume serat dan resin dalam komposit maka kekuatan tarik semakin tinggi nilai strain dan stress . Hasil pengujian lebih lengkapnya pada gambar 7.
Gambar 7. Diagram hasil pengujian tarik
Untuk mencari nilai kekuatan tarik suatu komposit dapat dinyatakan dalam persamaan 1.
σ=F/Ao (1) dimana:
σ = Tegangan normal (MPa) F = Gaya yang bekerja (N) A = Luas penampang mula-mula komposit (mm 2 )
Besarnya regangan adalah perpanjangan tarik, ε,  perubahan panjang sampel  dibagi dengan panjang awal. Dinyatakan dalam persamaan 2 ε=ΔL/Lo
(2) dimana:
ε = Regangan. ΔL = Pertambahan panjang (mm)
Lo = Panjang daerah ukur atau panjang awal (gage length) (mm)
Pada  daerah  proporsional  yaitu  daerah  dimana  tegangan-regangan  yang  terjadi  masih  sebanding,  defleksi  yang  terjadi  masih bersifat  elastis  dan  masih  berlaku  hukum  Hooke.  (Firmansyah  dkk.,  2018)  Besarnya  nilai  modulus  elastisitas  komposit  yang  juga merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan. Dinyatakan dalam persamaan 3
E=σ/ε (3) dimana:
E = Modulus elastisitas (MPa) σ = Kekuatan tarik komposit (MPa) ε = Regangan.
Uji  tarik  yang  dilaksanakan  dari  gambar  grafik  diatas  merupakan  rangkuman  atau  gabungan  dari  spesimen  pertama  sampai dengan spesimen kelima dengan ketentuan serat matriks dan resin yang standar pada gambar 8
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 S tres s (M P a) Strain (%) Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 4 Spesimen 5
Gambar 8. Diagram uji tarik matriks (10:90) %
Pada  pengujian  ini  memiliki strain maksimum  sebesar  0,30%  dengan stress yang  diperoleh  8,61 MPa.  Kemudian  Beban maksimumnya adalah 6.456 N pada gambar 9.
Gambar 9: Diagram uji tarik matriks (20:80) %
Berdasarkan grafik diatas diketahui bahwa spesimen yang ke 2 memiliki  maksimum stress, strain , modulus young dan beban yaitu 11,45 MPa, 1,00%, 11,45 MPa, 8.597 N pada gambar 10.
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 S tres s (M P a) Strain (%) 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 0 0.1 0.2 0.3
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 S tres s (M P a) Strain (%) 0 2 4 6 8 10 12 14 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 S tres s (M P a)

## SINERGI Polmed: JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN VOL 05 NO 01 (2024) 56–63
Dari grafik diatas dapat diketahui nilai tertinggi pada pengujian ke 3 stress sebesar 12,27 MPa, kemudian beban strain 1,50% dan modulus young maksimum diperoleh 8,18 M.Pa pada gambar 11.
Gambar 11 : Diagram uji tarik matriks (40:60) %
Hasil percobaan berikutnya yaitu pengujian ke 4 adalah menggunakan matriks 40:60 %, dari pengujian tersebut diperoleh stress sebesar 13,02 MPa kemudian strain maksimum yang didapat yaitu 1,62 % selanjutnya beban dan modulus young diperoleh sebesar 10.406 N dan 8,04 Mpa pada gambar 12.
Gambar 12: Diagram uji tarik matriks (50:50) %
Pengujian  terakhir  yang  dilaksanakan  dengan  menggunakan  matriks  50:50  %.  Hasil  maksimum  yang  diperoleh  berdasarkan grafik diatas adalah stress 14,98 MPa, strain 2,00%, Beban 12.251N dan modulus young sebesar 7,49 M.Pa.

## 4. KESIMPULAN
Pengujian  tarik  telah  dilaksanakan  sebanyak  5  kali  percobaan.  Pada  pengujian  pertama  dengan  matriks  10:90  %  memiliki strain maksimum sebesar 0,30% dengan stress yang diperoleh 8,61 MPa dan beban maksimumnya adalah 6.456 N. Pengujian yang kedua dengan matrik 20:80 %  memiliki  maksimum stress, strain , modulus young dan beban yaitu 11,45 MPa, 1,00%, 11,45 MPa, 8.597 N. Pengujian yang  ketiga  dengan  matriks  30:70%  diketahui stress maksimum  pada  pengujian  ini  sebesar  12,27  MPa,  kemudian  beban, strain dan modulus young maksimum diperoleh 9.197 N, 1,50% dan 8,18 MPa. Pengujian ke empat degan matriks 40:60 %, dari pengujian tersebut diperoleh stress sebesar 13,02 MPa kemudian strain maksimum yang didapat yaitu 1,62 % selanjutnya beban dan modulus young diperoleh sebesar 10.406 N dan 8,04 M.Pa. Pengujian terakhir dengan matriks 50:50% memilik hasil maksimum yang diperoleh adalah s tress 14,98 MPa, strain 2,00 %, Beban 12.251N dan modulus young sebesar 7,49M.Pa. Berdasarkan hasil pengujian tersebut perlakuan resin matriks 50:50  %  memiliki stress,  strain dan  modulus yang  tertinggi  pada  pengujian kali ini.  Dengan  sebesar stress 14,98  MPa, strain 2,00%, Beban 12.251 N dan modulus young sebesar 7,49 M.Pa.
0 2 4 6 8 10 12 14 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 S tres s (M P a) Strain (%) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 S tres s (M P a)
Strain (%)

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan Terima kasih kepada pihak terkait dan terkhusus Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan kontribusi dan izin melakukan pengujian bahan dan pengambilan data .

## DAFTAR PUSTAKA
Astika, I., Lokantara, I., & Gatot Karohika, I. (2013). Sifat Mekanis Komposit Polyester Dengan Penguat Serat Sabut Kelapa. Jurnal Energi Dan Manufaktur , 6 (2).
Djunaedi, T., & Setiawan, B. (2018). Pengujian Kekuatan Tarik Komposit Variasi Arah Serat Roving – Resin Polyester Bqtn R157 Yang Diproduksi Dengan Metode Vacuum Bagging Untuk Aplikasi Pesawat Tanpa Awak. Seminar Nasional Sains Dan Teknologi , 1–10.
Firmansyah,  H.,  Purnowidodo,  A.,  &  Setyabudi,  S.  (2018).  Pengaruh  Mechanical  Bonding  Pada  Aluminium  Dengan  Serat  Karbon
Terhadap Kekuatan Tarik Fiber Metal Laminates. Jurnal Rekayasa Mesin , 9 (2), 127–134.
Gavrila, A., Junipitoyo, B., Winiasri, L., & Surabaya, P. P. (2021). Uji Tarik Dan Uji Impact Pada Komposit Serat Sabut . 1–7.
Hasil, J., Ilmiah, K., Wurdhani, R., Budiarto, U., & Amiruddin, W. (2021).  Jurnal Teknik Perkapalan Pengaruh Perlakuan Panas (Heat Treatment) Normalizing Terhadap Kekuatan Impak Aluminium 6061 Pengelasan Mig Dengan Variasi Posisi Dan Bentuk Kampuh.
Jurnal Teknik Perkapalan , 9 (1), 70.
Ningtyas, K. R., Agassi, T. N., Gina, P., Jurusan, D., Jurusan, D., Pertanian, T., Negeri, P., Tanaman, B., Politeknik, P., & Lampung, N.
(n.d.). Pemanfaatan Limbah Sabut Kelapa Sebagai Produk Unggulan Lokal. 3 (April 2022), 1–6.
Nurfajri, & Arwizet, K. (2019). Analisis Kekuatan Tarik Komposit Serabut Kelapa Dan Ijuk Dengan Perlakuan Alkali (Naoh). Journal of Multidicsiplinary Research and Development , 1 (4), 791–797.
Prayoga, A., Mukhtar, D., Lumbantobing, H. S., Reynaldy, Nasikin, R. F., & Albakhori, M. R. (2013). Analisa Kekuatan Tarik Komposit
Dengan Penguat Serat Pelepah Kelapa Sawit. Journal of Chemical Information and Modeling , 53 (9), 1689–1699.
Standard, T. O., American, A., & Standard, N. (2013). Standard Test Methods For Tension Testing Of Metallic Materials 1 .
Suryono, E., Teguh Baroto, B., Setiawan, P., Studi, P., Mesin, T., Teknologi, S. T., & Surakarta, W. (2020). Analisa Uji Tarik Las Smaw Terhadap Sambungan Square Butt Joint Dengan Variasi Ketebalan Plat St 37. Teknika , 6 (3), 117–124.
Test, T., Strenght, T., & Cell, L. (2016). Analisis Pengujian Tarik ( Tensile Test ) Pada Baja St37. 03 (01), 9–13.