## Manutech :
Jurnal Teknologi Manufaktur
Vol. 15, No. 02, (2023)    p-ISSN : 2089-5550 e-ISSN : 2621-3397

## Efek Fraksi Volume Dan Panjang Serat Terhadap Pengujian Tarik Dan Impak Menggunakan Serat Daun Nanas Smooth Cayenne
Yuliyanto 1 , Ramli 2 , Embun Ventani 3 1,2,3 Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung, Sungailiat email : belzanyuliyanto@yahoo.com
Received : 6 Juni 2023; Received in revised form : 12 Agustus 2023; Accepted : 20 September 2023

## Abstract
Bangka Belitung is one of the provinces with the largest pineapple production in Sumatra, but the  pineapple  leaves  have  not  been  processed  and  are  still  considered  waste.  Currently,  the  use  of pineapple trees is only for the fruit. Even though pineapple leaves have very strong fiber and can be used as  a  composite  of  natural  fibers.  Composites  reinforced  with  natural  fibers  have  excellent  corrosion resistance properties, as well as lower production costs, and are considered more environmentally friendly. The research objective was to obtain the highest tensile and impact testing values for volume fractions of 15%, 20%, 25%, 30%, and 35% with 5% NaOH alkaline treatment for 2 hours. Making samples using the hand lay-up method. The analysis was carried out using the direct experimental design method, in which the effect of the ratio of the volume fraction of the fiber after immersion in 5% NaOH for 2 hours on the tensile strength and impact strength would be seen. The result is the highest tensile strength of 52.6 MPa at 25% fiber volume fraction and a decrease in tensile strength at 30% and 35% volume fraction. The lowest tensile  strength  was  at  35%  volume  fraction  with  a  tensile  test  strength  value  of  24.7  Mpa, while  the highest impact test results were 26.5 kj/m² at 30% volume fraction, while the lowest impact strength was 11 kj/m². This is because more and more distribution of fiber in the resin in each composite will strengthen the bond between the matrix and the fiber which causes the composite to be sturdy and not brittle, but if the fiber is above 30% it will result in a decrease in strength due to imperfect bonding of the resin and fiber. Vice versa, a few fibers will make the reinforcing bond unbalanced and tend to decrease its strength. For fiber test results above 20%, it can be used as a new composite material for making helmets according to SNI standards.
Keywords : composite; pineapple fiber; tensile test; impact test

## Abstrak
Bangka  Belitung  salah  satu  propinsi  penghasil  buah  nanas  terbesar  disumatera,  tetapi  daun nanas tersebut belum diolah dan masih diangap sampah. Saat ini pemanfaatan pohon nanas hanya pada buahnya saja.  Padahal daun nanas ini memiliki serat yang sangat kuat dan bisa dijadikan komposit serat alam.  Komposit  berpenguat  serat  alam  memiliki  sifat  ketahanan  korosi  yang  sangat  baik,  serta  biaya produksi yang lebih murah dan dinilai lebih ramah lingkungan.  Tujuan penelitian untuk mendapatan nilai pengujian tarik dan pengujian impak tertinggi pada fraksi volume 15%, 20%, 25%, 30% dan 35% dengan perlakuan alkali NaOH 5% selama 2 jam. Pembuatan sampel menggunakkan metode hand-lay-up. Analisis dilakukan mengunakan metode desain eksperimen langsung, dimana akan dilihat pengaruh perbandingan fraksi volume serat  setelah dilakukan perendaman dengan NaOH 5% selama 2 jam terhadap kekuatan tarik dan kekuatan impak. Hasilnya kekuatan tarik tertinggi sebesar 52,6 Mpa pada fraksi Volume serat 25% dan terjadi penurunan kekuatan tarik pada fraksi volume 30% dan 35%. Kekuatan tarik terendah pada fraksi Volume 35% dengan nilai kekuatan uji tarik 24,7 Mpa, sedangkan hasil pengujian impak tertinggi sebesar 26,5 kj/m² pada fraksi volume 30%, sedangkan kekuatan impak terendah sebesar 11 kj/m². Hal ini disebabkan karena semakin banyak penyebaran serat pada resin disetiap komposit akan memperkuat ikatan antara matrik dan serat yang menyebabkan komposit akan bersifat kokoh dan tidak getas, tetapi
jika serat diatas 30% akan mengakibatkan kekuatan semakin menurun karena ikaran resin dan serat tidak sempurna. Begitu juga sebaliknya serat yang sedikit akan membuat ikatan penguat tidak seimbang dan cendrung  kekuatannya  menurun.  Untuk  hasil  pengujian  serat  diatas  20%  sudah  bisa  dijadikan  bahan komposit baru untuk pembuatan helm sesuai standar SNI.
Kata kunci : komposit; serat nanas; pengujian tarik; pengujian impak

## 1.   PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  industri  sekarang  ini  begitu  pesat,  sehingga  banyak  para  peneliti berlomba-lomba melakukan penelitian untuk pengembangan inovasi terbarukan. Salah satu inovasi yang dikembangkan adalah inovasi yang ramah lingkungan. Karena banyak material yang diambil dari proses penambangan  menyebabkan kerugian yang sangat besar. Contohnya penambangan timah yang saat ini sangat merugikan ekosistem baik di laut maupun di darat. Kalau kita lihat dari ketinggian banyak lubang- lubang bekas penambangan Timah yang berpotensi banjir akibat material biji timah yang diambil dengan proses  penambangan.  Untuk  mengantisipasi  hal  tersebut  yaitu  perlu  adanya  pengembangan  inovasi material baru yang sifanya rama lingkungan. Salah satunya dibidang komposit terutama komposit serat alam.  Komposit  berpenguat  serat  alam  memiliki  sifat  ketahanan  korosi  yang  sangat  baik,  serta  biaya produksi yang lebih murah dan dinilai lebih ramah lingkungan. Salah satu serat alam yang sangat banyak kita temui adalah serat daun nanas.
Bangka  Belitung  terkenal  dengan  buah  nanasnya.  Pohon  nanas  ini  banyak  kita  temui  di  kota maupun di desa. Pemanfaatan pohon nanas ini hanya pada buahnya saja, tetapi daunya belum diolah secara baik dan merupakan sampah. Ternyata daun nanas ini memiliki serat yang sangat kuat dan bisa dijadikan komposit. tanaman nanas juga mudah ditemukan di daerah tropis dan subtropis area dengan iklim lembab atau kering [1].

## Gambar 1. Daun Nanas
Penelitian panjang serat komposit daun nanas 10 mm, 30 mm, 50 mm dan variasi fraksi volume 5  %,  10  %,  15  %  dan  20  %,  menunjukkan  nilai  kekuatan  tarik  tertinggi  0,6830  N/mm 2 dengan  variasi panjang serat 50mm fraksi volume 5%.  Uji impak sebesar 0,8056 joule/mm2 dengan panjang serat 50mm fraksi volume 20% [2]. Penelitian lain [3] mengatakan hubungan kekuatan tarik komposit dengan fraksi berat serat yang variatif. Hasil kekuatan Tarik tertinggi sebesar 24,870 Mpa fraksi berat serat 20% dengan nilai  24,870  Mpa.  Pengaruh  perendaman  dengan  NaOH  %  dengan  variasidi  keringkan  langsung menggunakan  matahari  dan  diangin-anginkan  menghasilkan  kekuatan  Tarik  tertinggi  78,174  N/  mm2, dengan  adanya  perendaman  ini  kekuatan  komposit  semangkin  meningkat  [4].  Penelitian  tentang komposit  berpenguat  serat  nanas,  menunjukkan  kekuatan  impak  meningkat  secara  linier.    Kekuatan impak material komposit dengan kadar serat masing-masing 34,44% dan 39,85% sama yaitu 0,0046 J/ mm2. Hasil ini menunjukkan bahwa fraksi volume kekuatan impak komposit yang optimal adalah sekitar 35% [5]. Penelitian lain tentang komposit serat enceng gondok menghasilkan kekuatan bending tertinggi 131,76 Mpa dengan fraksi volume serat 25%, sedangkan kekuatan tariknya sebesar 30,41Mpa [6][8].
Berdasarkan penelitian yang telah diuraikan rata-rata fraksi volume serat yang tertinggi adalah lebih dari 20%. Artinya perlu penelitian lanjutan untuk memastikan apakah fraksi volume tersebut yang paling baik. Tujuan penelitian untuk mendapatan nilai pengujian uji tarik dan impak tertinggi pada fraksi volume  15%,  20%  25%,30%  dan  35%  dengan  diberikan  perlakuan  alkali  NaOH  5%  selama  2  jam perendaman dengan menggunakkan metode hand lay-up. harapanya mendapatkan material komposit baru serat daut nanas untuk pembuatan helm.

## 2.   METODE PENELITIAN
Pengertian metodologi penelitian secara umum adalah membahas tentang bagaimana tahapan proses  penelitin  yang  dilakukan.  Tahapan  penelitian  yang  dilakukan  mengikuti  diagram  alir  yang ditunjukkan pada Gambar2.
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

## 2.1 Bahan Penelitian
Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Serat Daun Nanas ( smooth cayenne ) sebagai penguat dan resin sebagai pengikat. Jenis serat daun nanas yang digunakan adalah daun nanas jenis smooth  cayenn. Matriks  yang  digunakan  adalah  resin Polyester BQTN157  dan  NaOH  yang digunakansebesar  5  %.  NaOH  digunakan  untuk  menghilangkan  kotoran  atau  lignin  pada  serat  yang merupakan  larutan  basa. Pada Gambar 3 merupakan bahan yang digunakan.

## Gambar 3. Bahan Pembuatan Komposit
2.2 Proses Pengambilan Serat Daun Nanas
Proses pengambilan serat dibagi menjadi beberapa tahap [9][10], yaitu:
1. Persiapkan  alat dan bahan
2. Perendaman daun nanas agar mudah dalam pengambilan serat.
3. Kikis lapisan luar daun nanar dengan sikat baja.
4. Bersihkan sekali lagi agar serat benar-benar bersih.
5. Keringkan serat di bawah sinar matahari agar tidak terjadi pembusukan.

## 2.3 Proses Pembuatan Spesimen
Berikut proses pmbuata sample komposit:
1. Siapkan alat dan bahan
2. Siapkan serat daun nanas
3. Lapisi cetakan dengan WAX agar komposit mudah dibuka dari cetakan.
4. Masukan serat dalam cetakan sesuai persentase dan panjang serat
5. Campurkan resin dan katalis sesuai persentase kedalam wadah, lalu aduk sampai merata.
6. Tuang adukan kedalam cetakan sampai penuh. Cetakan harus sesuai satandar pengujian.
7. Tunggu sampai komposit kering lalu lepaskan dari cetakan.
8. Lakukan pengujian sample sesuai dengan standar uji tarik dan impak.

## 2.4. Pengolahan Data
Pengolahan data dilakukan dengan metode Experimental. Dimana sampel dibuat, diuji dan diolah secara langsung. Cetakan spesimen pengujian tarik sesuai dengan standart ASTM D638 dan untuk cetakan spesimen  uji impak    menggunakan  satandar  ISO 179.  Gambar  4  merupakan  spesimen  uji  tarik  dan  uji impact berdasarkan standar ASTM D638 dan ISO 179.
Gambar 4. Bentuk Sample Uji Tarik Dan Proses Pengujian Tarik
Gambar 5. Bentuk Sample Uji Impak Dan Proses Pengujian Impak
Gambar  sampel  pengujian  Tarik  dan  pengujian  Impak  yang  sudah  dicetak  dapat  dilihat  pada Gambar 6.
Gambar 6. Sampel Uji Tarik dan Uji Impak

## 2.5 Analisis data
Analisis  dilakukan  mengunakan  metode  desain  eksperimen  langsung,  dimana  akan  dilihat pengaruh perbandingan fraksi volume serat dan perendaman NaOH 5% selama 2 jam terhadap  kekuatan tarik  dan  kekuatan  impak.  Hasilnya  dapat  diketahui  berapakah  nilai maximum dan minimum dari perbandingan  komposit  tersebut  sehingga  menghasilkan  data  yang valid dan  benar  agar  penelitian selanjutnya lebih baik.

## 3.   HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Hasil Pengujian Tarik
Pengujian tarik dilakukan dengan menggunakan mesin Uji tarik zwick /Roel Z020. Standar yang digunakan ASTM D 638. Hasil pengujian tarik sesuai dengan fraksi volume serat yang dingunakan pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil Pengujian Tarik No Fraksi Volume Serat Persentase Perendaman NaOH Pengujian  Tarik (Mpa) Rata- rata (Mpa) (%) (%) 1 2 3 4 5 1 15% 5% 28,4 27,9 28,1 28,4 27,2 28,0 2 20% 39,1 40,6 40,2 39,5 38,9 39,7 3 25% 52,9 51,5 52,6 52,8 53,4 52,6 4 30% 48,6 48,1 47,3 49,2 47,9 48,2 5 35% 24,1 25,6 22,4 25,9 25,3 24,7
Berdasarkan Tabel 1, dijadikan grafik hasil pengujian untuk mempermudah titik mana yang paling maksimum dan minimum. Grafik hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Grafik Pengujian Tarik
Berdasarkan Gambar 7 dapat dilihat bahwa  hasil kekuatan tarik tertinggi sebesar 52,6 Mpa pada fraksi Volume serat 25% dan terjadi penurunan kekuatan tarik pada fraksi volume 30% dan 35%. Kekuatan tarik  terendah  pada  fraksi  Volume  35%  dengan  nilai  kekuatan  uji  tarik  24,7  Mpa.  Artinya  terjadi peningkatan kekuatan tarik dari 15% sampai 25%, dan terjadi penurunan kekuatan tarik di 30% dan 35%. Hal  ini  disebabkan  semakin  banyak  serat  maka  nilai  kekuatan  tarik  semakin  menurun,  serta  semakin banyak serat tikat penyatuan antara serat dan matrik semakin berkurang dan memicu terjadinya lobang- lobang kecil atau voit.

## 3.2   Pengujian Impak
Pengujian  impak  menggunakan  standar  ISO-179.  Proses  pengujiannya  dilakukan  untuk mengetahui kekuatan patah dari komposit serat nanas tersebut. Hasil pengujian dan grafik hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 7.

## Tabel 2. Hasil Pengujian Impak
No Fraksi Volume Serat Perendaman NaOH Pengujian Tarik (kj/m²) Rata- rata (kj/m²) (%) (%) 1 2 3 4 5
1 15% 5% 10,5 11,3 10,6 11 11,4 11,0 2 20% 15,6 14,8 14,2 14,1 15,8 14,9 3 25% 21,4 22,8 22,6 21,9 22,7 22,3 4 30% 25,4 26 26,3 27,9 27,1 26,5 5 35% 20,3 19,9 20,7 21,6 20,3 20,6
Berdasarkan data dari Tabel 2, untuk mengetahui kekuatan impak tertinggi dan terendah maka data tersebut di robah menjadi Grafik pada Gambar 8.
Gambar 8. Grafik hasil Uji Impak
Hasil pengujian impak dapat dilihat bahwa terjadi kenaikan kekuatan dari 15% sampai 30%, dan terjadi penurunan kekuatan di fraksi volume 35%. Kekuatan impak tertinggi sebesar 26,5 kj/m² pada fraksi volume 30%, sedangkan kekuatan impak terendah sebesar 11 kj/m². Artinya penambahan fraksi volume serat akan menyebabkan ikatan antara serat dan resin tidak mengikat dengan sempurna, tetapi jika fraksi volume  serat  terlalu  sedikit  akan  menyebabkan  komposit  menjadi  getas  karena  kekurangan  unsur penguat.

## 4.   SIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  komposit  berpenguat  serat  daun  nanas  yang  telah  dilakukan,  dapat disimpulkan  bahwa hasil kekuatan tarik tertinggi sebesar 52,6 Mpa pada fraksi Volume serat 25% dan terjadi penurunan kekuatan tarik pada fraksi volume 30% dan 35%. Kekuatan tarik terrendah pada fraksi Volume 35% dengan nilai kekuatan uji tarik 24,7 Mpa.sedangkan hasil pengujian impak tertinggi sebesar 26,5  kj/m²)  pada  fraksi  volume  30%,  sedangkan  kekuatan  impak  terendah  sebesar  11  kj/m².  Hal  ini disebabkan  karena  semakin  banyak  penyebaran serat  pada  resin  disetiap komposit  akan  memperkuat ikatan antara matrik dan serat yang menyebabkan komposit akan bersifat kokoh dan tidak getas, tetapi jika serat diatas 30%  akan mengakibatkan kekuatan semakin menurun karena ikaran resin dan serat tidak sempurna. Begitu juga sebaliknya serat yang sedikit akan membuat ikatan penguat tidak seimbang dan cenderung  kekuatannya  menurun.  Untuk  hasil  pengujian  serat  diatas  20%  sudah  bisa  dijadikan  bahan komposit baru untuk pembuatan helm sesuai standar kekuatannya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Ilham  Setyadi ,  Yuliyanto  dan  Nanda  pranandita  SAndika,” Analisis  Pengaruh  Serat  Daun  Nanas Terhadap  Sifat  Mekanik  Pada  Matrik  Polyester  Dengan  Jenis  Daun  Nanas  Smooth  Cayenne ,  “, Seminar Nasional Inovasi Teknologi Terapan (SNITT) Polmanbabel, Sungailiat, 2022, pp. 433 – 437.
[2]. Firman,  M.  H.  P.  A., “ Studi  Eksperimen  Kekuatan  Mekanik  Daun  Nanas  Hutan  Dengan  Metode Pengujian Tarik ”, ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin, Vol. 3, No. 1, pp.1-7, 2018
[3]. Zulmiardi,  Sayuthi.,  M,  Ferri  Safriwardy  dan  Meriatna, “Uji  Mekanik  Komposit  Serat  Daun  Nenas Bermatrik Resin Getah Pinus ” , Jurnal Teknologi Kimia Unimal, Vol.10, No.1, pp. 01-11, 2021
[4]. I.G.Sudiarsa,T.G.T.Nindhia,andI.W. Surata,“Pengaruh  Fraksi  Berat  Serat  Daun Nanas  Terhadap Kekuatan Tarik Dan Lentur Komposit Polyester,” J.Ilm. Tek. Desain Mek. vol.7, no.2, 2018.
[5]. Setyawan, R. H., 2016. Karakteristik Komposit Serat Enceng Gondok Dengan Fraksi Volume 15%, 20%, 25%  Terhadap  Uji  Bending,  Uji  Tarik  Dan  Daya Serap  Bunyi  Untuk  Dinding  Peredam  Suara.  Tesis, Universitas Muhammadiyah Surakarta, pp. 1-16, 2016
[6]. ASTM.D  638  “Standart  test  method  for  tensile  properties  of  plastics”.Philadelphia,  PA  :American Society for Testing and Materials.
[7]. Hendrikus  Wona,  2015.  ”Pengaruh  Variasi  Fraksi  Volume  Serat  terhadap  Kekuatan  Bending  dan Impak Komposit Polyester Berpenguat Serat Agave Cantula”. LJTMU: Vol. 02, No. 01, pp.39-50, 2015. [8]. Hadi, S. Jokosisworo, and P. Manik, "Analisa Teknis Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Alternatif Bahan Komposit Pembuatan Kulit Kapal Ditinjau Dari Kekuatan Tarik, Bending Dan Impact," Jurnal Teknik Perkapalan, vol. 4, no. 1, 2016.
[9]. Ernawanm, K.E. ” Serat Pelepah Pisang Dan Eceng Gondok Sebagai Penguat Komposit Dengan Variasi Arah Serat Terhadap Uji Tarik Dan Uji Bending ” Jurnal Teknik Mesin, Vol.5, No2, pp.1-30, 2018.
[10]. Yuliyanto  dan  Masdani. “ Analisis  Pengaruh  Orientasi  Serat  Terhadap  Kekuatan  Impak  Dan  Model Patahan Komposit Polyester Berpenguat Serat Gaharu ” Machine : Jurnal Teknik Mesin, Vol.4 No.2, pp. 15-20, 2018.