Jurnal Teknik Mesin Univ. Muhammadiyah Metro
URL: http://ojs.ummetro.ac.id/index.php/turbo

## Analisa Sifat-Sifat Serat Alam Sebagai Penguat Komposit Ditinjau Dari Kekuatan Mekanik
Rodiawan 1* , Suhdi 2 , dan Firlya Rosa 3
1,2,3 Kampus Terpadu Universitas Bangka Belitung Balunijuk Bangka rodiawan@yahoo.com, suhdi@ubb.ac.id, firlya@ubb.ac.id

## Abstrak
Salah  satu  pertimbangan  dalam  merencanakan  bahan  komposit  adalah  bagaimana  agar material  komposit  yang  akan  di  gunakan  dalam  suatu  konstruksi  dapat  terdegradasi  secara alami  di  alam.  Penggunaan  serat  alam  adalah  solusi  agar  tujuan  tersebut  dapat  tercapai. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menganalisa  kekutan  mekanik  komposit  dengan mengkombinasikan matrik polimer yang diperkuat dengan serat alam. Polimer yang digunakan adalah  jenis  resin  YUKALAC  157  BQTN  –EX  dengan  pengeras  MEKPO.  Penguat  yang digunakan  adalah  masing-masing  serat  resam  ( dicranopteris  linearis ),  serat  ijuk  ( arenga Pennata ) dan jerami padi. Setiap serat mendapatkan perlakuan perendaman pada  NaOH 5% selama  2  jam.  Standar  uji  menggunakan  ASTM  D638  untuk  uji  tarik  dan  D5941  untuk  uji impak.  Dari  hasil  pengujian  diperoleh  uji  tarik  yang  paling  tinggi  adalah  serat  resam  yaitu 26,8747 MPa, modulus elastisitas yang paling tinggi adalah serat jerami padi yaitu 4427,4030 MPa, dan nilai regangan yang paling tinggi adalah serat resam yaitu 0,5482%. Nilai kerja patah tertinggi adalah serat ijuk yaitu 18,1500 J dan nilai kekuatan impak tertinggi adalah serat ijuk yaitu 0,1120 J/mm 2 .
Kata kunci : Komposit, serat resam, serta ijuk dan serat jerami padi

## Pendahuluan
Komposit  sudah  lama  diaplikasikan pada peralatan guna mempermudah kehidupan  manusia.  Bagian  dari  pesawat terbang, kendaraan bermotor, kapal laut dan perabotan rumah tangga merupakan aplikasi dari komposit.
Komposit  merupakan  kombinasi  antara dua  atau  lebih  material  untuk  mendapat sifat  antara  kedua  atau  lebih  material tersebut.  Komposit  memiliki  kelebihan antara  lain  ringan,  kaku  dan  tahan  lama. Unsur  pembentuk  komposit  adalah  matrik dan penguat. Matrik yang umum digunakan adalah polimer berbahan resin dan penguat serat sintetis berbahan dasar serat karbon.
Namun, penggunaan kedua jenis material diatas akan mengakibatkan masalah  bagi  lingkungan  karena  sulitnya terdegradasi oleh alam.
Penggunaan  serat  alami  merupakan usaha  yang  dilakukan  untuk  mengurangi dampak  lingkungan  karena  mudahnya
terurai  di  lingkungan  secara  alami.  Selain itu  penggunaan  serat  alam  ini  mempunyai beberapa  kelebihan  antara  lain:  mudah didapat,  jumlahnya  berlimpah  dan  dapat diperbaharui.
Berlimpahnya  jumlah  serat  resam (dicranopteris  linearis),  serat  ijuk  (arenga Pennata) dan jerami padi menjadi pertimbangan dalam penelitian ini. Perlakuan  terhadap  serat  sebelum  di  cetak juga  dilakukan  guna  mendapatkan  sifat maksimum  yang  dapat  di  hasilkan  dari komposit.  Perlakukan  terhadap  masing- masing  serat,  yaitu  perendaman  pada  air NaOH 5% selama 2 jam.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mencari nilai maksimum terhadap sifat-sifat komposit  dengan  matrik  polimer  dan berpenguat ketiga serat alami diatas.

## Tinjauan Teoritis
Secara  sederhana,  komposit  dapat diklasifikasikan berdasarkan gambar 1.
Gambar 1. Klalsifikasi [1]
Matrik  berfungsi  sebagai  penahan  serat agar menyatu, mendistribusikan beban dan juga berfungsi sebagai pembungkus. Penggunaan Matrik polimer mudah, karena suhu operasinya rendah dan matrik polimer ini  dapat  dibedakan  menjadi  dua  yaitu, thermoset dan thermoplast .
Serat  berfungsi  sebagai  penguat  dan menyebabkan meningkatnya kekuatan tarik dan  kekakuan.  Pemilihan  kriteria  untuk memilih  penguat  fiber  yang  cocok  adalah sebagai berikut: elongation, thermal stability, adhesion  of the fiber  and matrix, dynamic behavior, long-term behavior, and price and processing cost [2]
Resam  ( dicranopteris  linearis )  adalah jenis  tumbuh  pakis  hutan  yang  hidup  di daerah  hutan  sekunder  (gambar  2). Tumbuhan ini biasanya tumbuh pada pada tanah liat yang buruk dan tumbuh menjalar ke atas pepohonan yang terdapat disekitarnya.  Didalam  tumbuhan  resam terkandung  zat  tanduk,  anti  rayap,  dan tahan  terhadap  udara  lembab.  Di  dalam batang  resam  terdapat  serat  yang  cukup kuat,  ulet  dan  tahan  lama,  sehingga  cocok digunakan  sebagai  serat  alam  untuk komposit.
Gambar 2. Resam (Dicranopteris linearis) [3]
Serat ijuk ( arenga pennata ) adalah serat berwarna hitam yang dihasilkan dari pohon aren  (gambar  3).  Serat  ini  memiliki keistemewaan  yaitu:  tahan  lama,  tahan terhadap  asam  dan  garam  air  laut  dan memperlambat  pelapukan  kayu  serta pencegah serangan rayap.
Gambar 3. Serat Ijuk [4]
Jerami  padi  adalah  batang  padi  yang memiliki  panjang  40  –  60  cm  dan  berupa ruas-ruas  yang  bagian  dalamnya  berongga (gambar 4). Syarat dalam pemilihan jerami padi  adalah  sebagai  berikut:  memiliki kekeringan  yang  cukup  tinggi,  nampak cemerlang,  memiliki  warna  kuning  cerah, ketebalan  (diameter  jerami)  rata-rata  sama dan memiliki berat yang rata-rata sama.
Uji  tarik  adalah  suatu  metode  yang digunakan  untuk  menguji  kekuatan  suatu bahan/material  dengan  cara  memeberikan gaya yang sesumbu, ukuran benda uji tarik sesuai dengan ukuran standar ASTM D638 (gambar 5) dan menggunakan mesin uji taik kapasitas  20  KN.  Kekuatan  tarik  (tensile strength  (persamaan  1),  regangan  tarik (persamaan  2)  dan  modulus  elastisitas (persamaan 3).
 = 𝐹 𝐴 … … … … … … … … … … … … … … (1)
 = kekuatan tarik (MPa)
F  =  beban  yang  diberikan  pada  benda
(N)
A = luas penampang  awal  sebelum ada pembebanan
𝜀 = 𝑙 𝑖 − 𝑙 0 𝑙 0 … … … … … … … … … … … (2)
 = Regangan l 0 = Panjang awal (mm) l i = panjang setela pembebanan (mm)
𝐸 = 𝜎 𝜀 = 𝐹. 𝑙 0 ∆𝑙. 𝐴 … … … … … … … … … … … (3)
E = Modulus Elastisitas (MPa)  = kekuatan tarik (MPa)
 = Regangan
Uji  impak  adalah  pengujian  dengan pembebanan  yang  cepat  ( rapid  loading ) dengan  ukuran  standar  ASTM  D5941 (gambar  6)  dan  menggunakan  mesin  uji impak yang memiliki massa bandul 2,5 kg, panjang  bandul  0,4  m  serta  sudut  awal bandul  sebelum  jatuh  150 o .  Kerja  patah (persamaan  4)  dan  Kekuatan  impak (persamaan 5).
𝑊 = 𝐺. 𝑔. 𝑅(𝐶𝑜𝑠𝛽 − 𝐶𝑜𝑠𝛼 … … … (4) W = Kerja patah (J)
G =  Beban yang digunakan (kg) g = Percepatan grafitasi bumi(9,81m/s 2 )
R = Panjang lengan ayun (m)
 = Sudut jatuh (º)  = Sudut awal (º)
𝐻𝐼 = 𝑊 𝐴 0 … … … … … … … … … … … (1)
HI = Harga impak (J/mm 2 ) W = Kerja patah (J) A 0 = Luas penampang (mm 2 )
Gambar 5. Ukuran benda uji tarik standar ASTM D638
Gambar 6. Ukuran benda uji impak standar ASTM D5941

## Metode Penelitian
Pengolahan data primer yang telah diuji coba dengan tahapan sebagai berikut:
a. Pengambilan dan pengolahan data
b. Analisa data

## Hasil dan Pembahasan
Saputra  (2015),  Widiarto  (2014),  dan Suliyanto  (2015)  melakukan  penelitian terhadap komposit serat resam ( dicranopteris  linearis ), serat  ijuk ( arenga pennata )  dan  jerami  padi  dengan  ukuran sampel  uji  20  x  8  x  400  mm    dengan perendaman  NaOH  2  jam  [6].  Dari  hasil percobaan,  nilai  kekuatan  tarik  tertinggi
8 mm mm
20  mm
adalah  serat  resam  sebesar  21,5753  MPa. (gambar 7).
Gambar 7. Kekuatan tarik
Nilai  Modulus  Elastisitas  tertinggi adalah serat jerami padi sebesar 4427,4030 MPa. (gambar 8).
Gambar 8. Modulus Elastisitas
Nilai  regangan  tertinggi  adalah  serat resam 0,6616 %. (gambar 9).
Gambar 9. Regangan
Nilai  kekuatan  patah  tertinggi  adalah serat ijuk sebesar 18,16 J. (gambar 10).
Gambar 10. Kerja patah tanpa rendaman.
Nilai  kekuatan  impak  tertinggi  adalah serat  ijuk  sebesar  0,1120  J/mm 2 (gambar 11).
Gambar 11. Kekuatan impak.

## Kesimpulan
Dari 3 bahan yang digunakan dapat ditarik  kesimpulan  bahwa  serat  resam memiliki  kekuatan  tarik  dan  regangan tertinggi dibandingkan dengan bahan serat lainnya,  namun  nilai  modulus  elastisitas lebih  rendah  dibandingkan  dengan  bahan serat  jerami  padi  tetapi  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  serat  ijuk.  Hal  ini berbanding terbalik dengan kekuatan patah dan  kekuatan  impak.  Serat  ijuk  memiliki kekuatan  patah  dan  kekuatan  impak tertinggi dibandingkan dengan bahan serat resam maupun serat jerami padi.

## Referensi
[1]  Callister  Jr,  William  D,  Materials Science and Engineering, an Introduction,  Sixth  Edition,  John Willey & Sons Ltd., Singapore, 2003.
[2]  Riedel,  U., Nickel,  J., Applications  of natural  composites  for  constructive
parts  in  aerospace,  automobiles,  and other areas, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, 2005.
[3]  Saputra  E,  Pemanfaatan  Serat  Ijuk ( Arenga  pinnata )  Sebagai  Alternatif Pengganti  Serat  Kaca  ( Fiber  Glass ) Untuk Pembuatan Spoiler Pada Mobil Listrik Tarsius X2 Universitas Bangka Belitung . Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin.  Universitas  Bangka  Belitung, 2014.
[4]  Leo  Taufan  W,  Pengaruh  Perlakuan
Seat Batang Resam (DICRANOPTERIS LINEARIS) Terahadap  Kekeuatan  Mekanik  Pada Pembuatan  Material  Komposit . Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin. Universitas Bangka Belitung, 2015.
[5] Suliyanto,  Analisa  Sifat  Mekanik Material  Komposit  yang  Terbuat  dari Bahan  Jerami  Padi  dan  Resin, Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin,
Universitas Bangka Belitung, 2015.
[6]  Mayati B., Sonief A.A., & Wahyudi S., Pengaruh  Alkalisasi  Komposit  Serat Kelapa-Poliester  Terhadap  Kekuatan Tarik,  Jurnal  Rekayasa  Mesin  Vol.2,
No. 2 : 123-129, 2011.