## Kekuatan bending panel komposit lamina  berbasis karung plastik bekas (woven bag)
Heri Yudiono 1 , Samsudin Anis 2 Masugino 3 , Pramono 2
1,2,3,4 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang Kampus Sekaran Gunungpati Semarang 50229 Email korespondensi: heri_yudiono@mail.unnes.ac.id

## Abstrak
Limbah  berbahan  plastik  khususnya  karung  plastik  menjadi  permasalahan  nasional  karena  intensitas penggunaannya  yang  terus  meningkat  dan  perilaku  masyarakat  yang  kurang  peduli  terhadap  lingkungan, sehingga sesegera mungkin dicarikan upaya pengendalian yang pro lingkungan, pro teknologi dan pro ekonomi. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa kekuatan bending, modulus elastisitas, dan tingkat defleksitas panel komposit lamina dari karung plastik bekas sebagai material alternatif yang tangguh, ringan, dan kuat.  Metode penelitian  yang digunakan adalah metode eksperimental dengan kategori rancangan Pre-Eksperimental Designs bertipe  Static  Group  Comparations.  Pengujian  dilakukan  untuk  kelompok  kontrol  dan  kelompok  eksperimen. Kelompok eksperimen adalah kelompok yang mendapat perlakuan dengan memvariasi orientasi serat anyaman karung  plastik  bekas  0°/0°/0°/0°,  0°/+30°/0°/+30°,  0°/+45°/0°/+45°,  0°/+60°/0°/+60°  dan  0°/+90°/0°/+90°. Kelompok kontrol pada penelitian ini adalah spesimen yang tidak mendapat perlakuan berupa bumper sebagai kontrol  produk.  Spesimen  uji  bending  menggunakan  standart  ASTM  D790.  Hasil  penelitian  mengungkapkan bahwa orientasi serat berpengaruh terhadap kekuatan bending komposit lamina berbasis karung plastik bekas. Kekuatan bending tertinggi pada orientasi serat 0°/+60°/0°/+60°.. sebesar 123,4 N/mm² dan harga tersebut lebih tinggi  24,96%  dibandingkan  dengan  kekuatan  bending  bumper  sebagai  kontrol  produk  sebesar  92,6  N/mm². Debonding terjadi pada spesimen uji karena lepasnya ikatan pada bidang kontak matriks-serat yang disebabkan gaya geser yang tidak mampu ditahan oleh matriks.
Kata kunci : karung plastik, komposit lamina, kekuatan bending.

## Abstract
Waste made from plastic, especially plastic sacks has become a national problem because of the intensity of its ever increasing use and the behaviour of the people who are less concerned about the environment, so as soon to find control efforts that are pro-environment, pro-technology and pro-economic. This research aims to analyze the bending strength, modulus of elasticity, and the degree of deflexivity of the lamina composite panels from used plastic sacks as an alternative material which is tough, lightweight, and strong. The research method used was an experimental method with the category of Pre-Experimental Designs type Static Group Comparations. The tests were  conducted  for  the  control  groups  and  experimental  groups.  The  experimental  group  is  the  group  that  is treated  by  varying  the  orientation  of  the  used  woven  plastic  sack  fibers  0°/0°/0°/0°,  0°/+30°/0°/+30°, 0°/+45°/0°/+45°,  0°/+60°/0°/+60°  and  0°/+90°/0°/+90°.  The  control  group  in  this  study  were  specimens  that were not treated in the form of bumpers as product controls. The specimens of bending test are using the ASTM D790 standard. The results of the research reveal that the orientation of the fiber affects the bending strength of the  lamina  composite  based  on  used  plastic  sacks.  The  highest  bending  strength  in  fiber  orientation 0°/+60°/0°/+6°.. is 123.4 N/mm² and the that previous price is 24.96% higher than the bumper bending strength as a product control of 92, 6 N/mm². Debonding occurs on test specimens due to the release of bond in the contact area of the fiber-matrix caused by the shearing forces that the matrix cannot hold.
Keywords: plastic sack, lamina composite, bending strength.

## 1. Pendahuluan
Salah  satu  upaya  yang  dilakukan  pemerintah  untuk mengurangi intensitas penggunaan plastik yang terus meningkat dengan gerakan  ”kantong  plastik berbayar”  melalui  Surat  Edaran  Kementerian Lingkungan  Hidup  dan  Kehutanan  (KLHK)  No. 60/PSLB3 - PS/2015  bertepatan  Hari  Peduli  Sampah Nasional  tanggal  21  Februari  2016.  Selain  itu, Peraturan Rektor Unnes No. 27 Tahun 2012 tentang tata kelola kampus berbasis konservasi
mengamanahkan pada pasal 6 ayat 2 bahwa: program pilar  pengelolaan  limbah  diwujudkan  dengan kegiatan:  1)  Pemanfaatan  kembali  barang-barang yang tidak terpakai (reuse) ; 2) Pengurangan kegiatan dan atau benda yang berpotensi menghasilkan sampah dan  atau  limbah (reduce) ;  dan  3)  Melakukan  daur ulang  terhadap  sampah  dan  atau  limbah  untuk dimanfaatkan  kembali (recycle) .  Selaras  dengan amanah  tersebut,  untuk  mengurangi  limbah  plastik khususnya  jenis  karung  plastik  ( woven  bag )  sangat
diperlukan  inovasi  teknologi  pengolahan  dengan pendekatan laminate  composite menjadi  panel komposit lamina yang bernilai ekonomi, tangguh dan kuat.
Komposit  lamina  memiliki  sifat  mekanik  yang  lebih bagus  dari  logam,  kekakuan  jenis  ( modulus Young/density ) dan kekuatan jenisnya lebih tinggi dari logam. Tetapi komposit lamina sangat rentan terhadap tegangan  geser,  karena  modulus  geser  yang  rendah dibandingkan  dengan  kekakuan  ekstensional.  Upaya yang dapat dilakukan dengan meningkatkan ketebalan dan rasio modulus [1]. Beban buckling pada komposit lamina  dapat  dilakukan  dengan  meningkatkan  rasio ketebalan  dengan  panjang,  dan  orientasi  ply  dan bentuk cut-out pada perilaku buckling [2]. Penguatan kekuatan  komposit  lamina  dengan  matrik  resin poliester  dan  penguat  serat  karung  plastik  bekas sangat dipengaruhi oleh orientasi serat [3]. Sedangkan perilaku  deliminasi  lelah  pada  komposit  lamina carbon/epoxy melalui uji lentur dipengaruhi oleh laju pelepasan  energi  regangan  atau  faktor  intensitas tegangan  sebagai  parameter  utama  penggerak kelelahan [4].
Dalam  komposit  lamina,  penguat  dan  matriks menghasilkan kombinasi sifat mekanis yang berbeda dengan  sifat  dasar  dari  masing - masing  matriks maupun penguat karena adanya antarmuka antara ke dua  komponen  tersebut.  Antarmuka  antara  matriks dan  penguat  dalam  pembuatan  komposit  sangat berpengaruh terhadap sifat akhir dari komposit  yang terbentuk, baik sifat fisik maupun mekanik. Komposit lamina  sangat  dipengaruhi  oleh  jenis  serat, orientasi arah serat dan matriks penguatnya [5]. Sejalan dengan hal tersebut, untuk meminimalisasi ketebalan lapisan komposit  lamina  dengan  memperhatikan  desain  lay- up,  arah  sudut  serat  dan  jumlah  lapisan  di  setiap lamina  [6].  Sifat  lentur  komposit  sandwich  yang terdiri  dari  permukaan  kertas/epoxy  dan  aramid honeycomb  sebagai  inti  menunjukkan  bahwa  bahwa modulus  lentur  dan  penurunan  kekuatan  ketika ketebalan inti meningkat [7].
Fiber  Reinforced  Composite memberikan  solusi material  ringan  dan  kuat  ditengah  tantangan penggunaan  struktur,  oleh  karena  itu  diperlukan pemahaman  yang  tinggi  mengenai  bahan  komposit serta  diperlukan  metode  untuk  menganalisa  dan memprediksi  kegagalan  struktur  komposit  yang relevan [8] .
Berangkat  dari  permasalahan,  kajian  teori,  dan penelitian  yang  relevan  maka  penelitian  ini mengembangkan  perilaku  mekanik  panel  komposit lamina  berbasis  karung  plastik  dengan  menitik beratkan  pada  analisis  kekuatan  bending,  modulus elastisitas,  dan  tingkat  defleksitas  sebagai  material alternatif  yang kuat, ringan,  dan tangguh.

## 2. Metode
Metode  penelitian    yang  digunakan  adalah  metode eksperimental  dengan  kategori  rancangan Pre- Eksperimental Designs bertipe Static Group Comparations . Pengujian dilakukan untuk kelompok kontrol  dan  kelompok  eksperimen.  Kelompok eksperimen  adalah  kelompok  yang  mendapat perlakuan  dengan  variasi  orientasi  serat  anyaman karung  plastik  bekas  0°/0°/0°/0°,  0°/+30°/0°/+30°, 0°/+45°/0°/+45°, 0°/+60°/0°/+60° dan 0°/+90°/0°/+90°.  Kelompok  kontrol  pada  penelitian ini  adalah  spesimen  yang  tidak  mendapat  perlakuan berupa  bumper  Avanza  sebagai  kontrol  produk. Spesimen uji  bending  menggunakan  standart ASTM D790 [9].
Gambar 1. Spesimen Uji Bending standart ASTM D790.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Penelitian ini dilakukan untuk mengungkap kekuatan bending komposit lamina berbasis serat anyam karung plastik  ( woven  bag )  sebagai  kelompok  eksperimen dan  bumper  mobil  sebagai  orientasi  produk  untuk kelompok  kontrol.  Komposit  lamina  terbentuk  dari serat  anyam  karung  plastik  dengan  berpenguat  resin unsaturated  polyester.  Serat  anyam  karung  plastik terbuat  dari  Polypropylene (inert  Filler) dengan density  sebesar  1.00  -  1.30  gr/cm³  dan  Polyester (Thermoplastic  18%  Glass  filler)  dengan  density sebesar  1.48  -  1.50  gr/cm³.  Komposit  lamina  yang terbentuk dengan ketebalan layers sebesar 170,39 µm dan  jarak  antar  layers  sebesar  36,40  µm  seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Ketebalan Lamina dan matriks.
Sedangkan material kontrol sebagai orientasi produk menggunakan  body  kit  dari  Toyota  berupa  bumper. Bumper terbuat  campuran dari Polypropylene ( inert Filler )  dengan  density  sebesar  1.00  -  1.30  gr/cm³ dengan  Polyethylene  ( High  Density )  dengan  density sebesar 0.941 - 0.965 gr/cm³.
Tabel 1. Data Hasil Pengujian Bending.
Orientasi Serat Kekuatan Bending. (N/mm²) Tingkat Defleksi (mm) Modulus Ekastisitas (N/mm²) A (0°/0°/0°/0°…) 107.9 16.8 0.2 B(0°/+30°/0°/+30°..) 48.2 16 0.1 C(0°/+45°/0°/+45°..) 39.6 16.1 0.1 D(0°/+60°/0°/+60°..) 123.4 20.7 0.13 E(0°/+90°/0°/+90°..) 48.9 14.8 0.2 F (Bumper ) 92.6 19.4 0.17
Dari  Gambar  3.  menunjukkan  bahwa  kekuatan bending  tertinggi  pada  komposit  lamina  berbasis karung  plastik  bekas  dengan  orientasi  arah  serat (0°/+60°/0°/+60°..)  sebesar  123,4  N/mm²  dan  lebih tinggi  24,96%  dibandingkan  dengan  kekuatan bending bumper sebagai kontrol produk sebesar 92,6 N/mm².  Sedangkan  kekuatan  bending  terendah  pada komposit  lamina  dengan  orientasi  arah  serat (0°/+45°/0°/+45°..) sebesar 39,6 N/mm².
Gambar 3. Kekuatan Bending.
Dari  Gambar  4.  menunjukkan  bahwa  tingkat defleksitas  tertinggi  pada  komposit  lamina  berbasis karung  plastik  bekas  dengan  orientasi  arah  serat (0°/+60°/0°/+60°..) sebesar 20,7 mm dan lebih tinggi 6,28%  dibandingkan  dengan  tingkat  defleksitas bumper  sebagai  kontrol  produk  sebesar  19,4  mm. Sedangkan tingkat defleksitas terendah pada komposit  lamina  dengan  orientasi  arah  serat (0°/+90°/0°/+90°..) sebesar 14.8 mm.
Gambar 4. Tingkat Defleksitas.
Modulus  eleastisitas  tertinggi  pada  komposit  lamina berbasis  karung  plastik  bekas  dengan  orientasi  arah serat  (0°/0°/0°/0°..)  dan  (0°/+90°/0°/+90°..)  sebesar 0,2  N/mm² dan  lebih  tinggi  17,65%  dibandingkan dengan  tingkat  defleksitas  bumper  sebagai  kontrol produk  sebesar  0,17  N/mm².  Sedangkan  modulus elastisitas  terendah  pada  komposit  lamina  dengan orientasi arah serat (0°/+30°/0°/+30°..) dan (0°/+45°/0°/+45°..)  sebesar  0,1  N/mm²,  seperti ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Modulus Elastis.
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan mengungkapkan  bahwa  komposit  lamina  berbasis karung  plastik  bekas  (woven  bag)  berpotensi dikembangkan menjadi material alternatif untuk body kit  kendaraan  khususnya  bumper  mobil.  Potensi pengembangan  sebagai  material  alternative  tersebut didukung oleh hasil penelitian yang mengungkapkan bahwa orientasi serat berpengaruh terhadap kekuatan banding  komposit  lamina  berbasis  karung  plastik bekas.  Kekuatan  bending  komposit  lamina  berbasis karung  plastik  bekas  dengan  orientasi  arah    serat (0°/+60°/0°/+60°..)  sebesar  123,4  N/mm²  dan  nilai tersebut  lebih  tinggi  24,96%  dibandingkan  dengan kekuatan  bending  bumper  sebagai  kontrol  produk sebesar  92,6  N/mm².  Tingkat  defleksitas  komposit lamina  berbasis  karung  plastik  bekas  tertinggi  juga pada  orientasi  arah  serat  (0°/+60°/0°/+60°..)  sebesar 20,7 mm dan lebih tinggi 6,28% dibandingkan dengan tingkat  defleksitas  bumper  sebagai  kontrol  produk sebesae 19,4 mm.
Orientasi  serat  (0°/+60°/0°/+60°..)  komposit  lamina berbasis  karung  plastik  bekas  memiliki  kekuatan bending  lebih  tinggi  karena  memiliki  ikatan  antar muka  dan  bidang  kontak  yang  lebih  kuat dibandingkan  dengan  orientasi  arah  serat  yang  lain. Dalam  komposit  lamina,  penguat  dan  matriks menghasilkan kombinasi sifat mekanis yang berbeda dengan  sifat  dasar  dari  masing - masing  matriks maupun penguat karena ada antarmuka antara ke dua komponen tersebut. Mekanisme penguatannya bahwa antarmuka  antara  matriks  dan  penguat  dalam pembuatan  komposit  sangat  berpengaruh  terhadap sifat  akhir  dari  komposit  yang  terbentuk,  baik  sifat fisik maupun mekanik.
TEG. BEND.; A; 107,9 TEG. BEND.; B; 48,2 TEG. BEND.; C; 39,6 TEG. BEND.; D; 123,4 TEG. BEND.; E; 48,9 TEG. BEND.; F; 92,6 Tegangan Bending DEFLEKSI; A; 16,8 DEFLEKSI; B; 16 DEFLEKSI; C; 16,1 DEFLEKSI; D; 20,7 DEFLEKSI; E; 14,8 DEFLEKSI; F; 19,4 Defleksitas
MODULUS; A; 0,2 MODULUS; B; 0,1 MODULUS; C; 0,1 MODULUS; D; 0,13 MODULUS; E; 0,2 MODULUS; F; 0,17 Modulus Elastis
Antarmuka    dalam  komposit  lamina  terjadi  karena permukaan  yang  terbentuk  diantara  matriks  dan penguat,  serta  mengalami  kontak  dengan  keduanya dengan  membuat  ikatan  antara  ke  duanya  untuk perpindahan beban, antarmuka mempunyai sifat fisik dan  mekanik  yang  unik  dan  tidak  merupakan  sifat masing-masing matriks maupun penguatnya. Antamuka biasanya diusahakan tanpa ketebalan (atau volume) dan mempunyai ikatan sangat bagus. Ikatan antar muka penguat dan metrik berpengaruh terhadap beban  geser  yang  terjadi  antar  lamina.  Ikatan  antar permukaan  yang  terjadi  pada  awalnya  merupakan gaya  adhesi  yang  ditimbulkan  karena  kekasaran bentuk  permukaan  berupa  perbedaan  orientasi  arah serat  antar  muka  yang  memungkinkan  terjadinya interlocking antar  muka  pada  ke  dua  komponen tersebut.  Sedangkan  mekanisme  pembebanan  lentur pada  komposit  lamina  merupakan  kombinasi  beban tarik,  tekan  dan  geser.  Ketika  pembebanan  lentur diberikan  pada  bagian  permukaan  specimen,  maka bagian  atas  terjadi  tekan,  bagian  bawah  terjadi  tarik dan bagian tengah lapisan terjadi geser.

## 4. Kesimpulan
Beberapa  hal  yang  dapat  disimpulkan  dalam penelitian  kekuatan  bending  komposit  lamina berbasis  karung  plastik  bekas  adalah:  1)  Kekuatan bending  tertinggi  pada  komposit  lamina  berbasis karung  plastik  bekas  dengan  orientasi  serat (0°/+90°/0°/+90°..)    dan  (0°/0°/0°/0°…)  sebesar  0,2 N/mm² dan lebih tinggi 15,00 % dibandingkan dengan kekuatan  bending  bumper  sebagai  control  produk sebesae 0,17 N/mm²; 2) Tingkat defleksitas tertinggi pada  komposit  lamina  berbasis  karung  plastik  bekas dengan  orientasi  arah  serat  (0°/+60°/0°/+60°..) sebesar 20,7 mm dan lebih tinggi 6,28% dibandingkan dengan  tingkat  defleksitas  bumper  sebagai  kontrol produk  sebesar  19,4  mm;  dan  3)  Modulus  elastis tertinggi  pada  komposit  lamina  berbasis  karung plastik bekas dengan orientasi arah serat (0°/+90°/0°/+90°..)    dan  (0°/0°/0°/0°…)  sebesar  0,2 N/mm² dan lebih tinggi 17,65 % dibandingkan dengan modulus  elastis  bumper  sebagai  control  produk sebesar 0,17 N/mm².

## Daftar Pustaka
[1] B. Sidda Reddy, et al. 2012. Bending analysis of laminated composite plates using finite element method. International  Journal  of  Engineering, Science and Technology Vol. 4, No. 2, 2012, pp. 177-190.
[2] Mohan. Kumar M, et al ..2013.Buckling Analysis of  Woven  Glass  Epoxy  Laminated  Composite Plate American Journal of Engineering Research (AJER) e-ISSN : 2320-0847 p-ISSN : 2320-0936
Volume-02, Issue-07, pp-33-40.
[3] Yudiono.  Heri,  dkk.,  2017,  Kekuatan  Tarik Komposit  Lamina  Berbasis  Anyaman  Serat Karung  Plastik  Bekas  (Woven  Bag), Jurnal
Kompetensi Teknik Vol. 8, No.2, Mei 2017
[4] J.A. Sousa, A.B. Pereira, A.P. Martins, A.B. de  Morais.  2015.  Mode  II  fatigue delamination  of  carbon/epoxy  laminates using the end-notched flexure test. Composite Structures 134 (2015) 506–512.
[5] K.  He, et  al. 2000.  The  study  of  tapered laminated  composite  structures:  a  review. Composites  Science  and  Technology 60  (2000) 2643±2657.
[6] Akbulut.  Mustafa  And  Sonmez.  Fazil O.. 2011. Design  optimization  of  laminated  composites using  a  new  variant  of  simulated  annealing. Computers and Structures 89 (2011) 1712–1724.
[7] Y.  Du,  Yan  N,  Kortschot  MT.  Light-weight honeycomb  core  sandwich  panels  containing biofiber-reinforced thermoset polymer composite  skins:  Fabrication  and  evaluation.
Compos Part B-Eng. 2012;43(7): 2875–2882.
[8] Nelson. Stacy, Shawn English, Timothy Briggs. 2016.  Composite  laminate  failure  parameter optimization through fourpoint flexure experimentation and analysis. Composites Part B 97 (2016) 92e102.
[9] ASTM. 1998. “ Annual Book of ASTM Standard ”. West Conshohocken