sjme KINEMATIKA VOL.1 NO.1, 1 Juni 2016, pp 1-10

## Pengaruh Variasi Fraksi Volume Komposit Polyester-Serat Kulit Jagung (Zea Mays) Terhadap Kekuatan Impak,Bending, dan Tarik
Akhmad Syarief 1) , Muhammad Amin 2) 1,2 Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat
JL. Akhmad Yani Km.36 Banjarbaru, Kalimantan Selatan,70714
Telp. 0511-4772646, Fax 0511-4772646

## E-mail : muhammadamin868686@gmail.com

## Abstract
One of the engineering materials is Composite. Composite is a material formed from a combination of two or more matrials that have stronger mechanical properties than the. The composite consists of two parts: a matrix as a binder or a composite protector and a filler as a composite filler. Natural fibers are an alternative filler, and the corn husk fiber (Zea Mays) is one of the many natural fibers grown in the Tanah Laut area of ​ ​ South Kalimantan.From the result of the research, the effect of volume fraction on the composite has the fiber skin fiber which has the highest strength for the impact price that is on the fiber with the volume fraction of 1% 99% fiber polyester corn fiber fiber which has the impact price of 0.0338 joule / mm 2 . In the highest strength bending test that is on the composite with a fraction of fiber volume of 3% that has a bending power of 3,5775MPa. And in composite tensile test, volume fraction 4% fiber 96% polyester and 5% fiber 95% polyrster have the same value of highest strength that is tensile pull of 1,7991 MPa.
Keywords: Composite, natural fiber, corn skin fiber, impact bending and pull
PENDAHULUAN Material komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal. Komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang lebih ringan, kekuatan dan kekuatan yang lebih tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah karena berkurangnya jumlah komponen dan baut- baut penyambung. Komposit dapat terbuat dari serat logam maupun non logam dan dapat juga dibuat dari serat sintetis maupun serat alam, seperti jagung.
Salah satu lumbung jagung nasional adalah Kabupaten Tanah Laut, julukan ini disematkan pemerintah atas keberhasilan Kabupaten Tanah Laut dalam meningkatkan produksi bahan pangan tersebut. Produksi jagung Tanah Laut menempati urutan pertama di Kalsel, karena 60 persen hasil jagung berasal dari wilayah Tanah laut. luas tanaman dan produski jagung dari tahun ke tahun semakin meningkat, begitu juga produksi perhekternya dari 6 ton per hektar menjadi 8 ton. produksi jagung terbesar di Kalsel berasal dari Tanah Laut. Berdasarkan data yang ada produksi jagung Kalsel pada 2016, berjumlah 198 ribu ton dari jumlah itu produksi jagung Tanah Laut menyumbang 115 ribu ton. dari jumlah produksi jagung Kalsel 2016 itu, 60 persen produksi jagung berasal dari Kabupaten Tanah Laut. petani di Tanah Laut.
Berdasarkan latar belakang masalah di atas peneliti tertarik untuk melakukan penelitian skripsi yang memanfaatkan serat dan kulit jagung sebagai filler material komposit, dengan mengambil judul pengaruh variasi fraksi volume komposit polyester-serat kulit jagung ( zea mays ) terhadap kekuatan impak, bending dan tarik.
Jagung Jagung (Zea mays ssp. mays) adalah salah satu tanaman pangan penghasil karbohidrat yang terpenting di dunia, selain gandum dan padi. Bagi penduduk Amerika Tengah dan Selatan, bulir jagung adalah pangan pokok, sebagaimana bagi sebagian penduduk Afrika dan beberapa daerah di Indonesia. Pada masa kini, jagung juga sudah menjadi komponen penting pakan ternak. Penggunaan lainnya adalah sebagai sumber minyak pangan dan bahan dasar tepung maizena. Berbagai produk turunan hasil jagung menjadi bahan baku berbagai produk industri farmasi, kosmetika, dan kimia. Klasifikasi jagung ditunjukkan dalam Gambar 1.
Gambar 1. Jagung
Tinggi tanaman jagung sangat bervariasi. Rata-rata dalam budidaya mencapai 2,0 sampai 2,5 m, meskipun ada kultivar yang dapat mencapai tinggi 12 m pada lingkungan tumbuh tertentu. Tinggi tanaman biasa diukur dari permukaan tanah hingga ruas teratas sebelum rangkaian bunga jantan (malai). Meskipun ada yang dapat membentuk anakan (seperti padi), pada umumnya jagung tidak memiliki kemampuan ini. Tangkai batang beruas-ruas dengan tiap ruas kira-kira 20 cm. Dari buku melekatlah pelepah daun yang memeluk tangkai batang. Daun tidak memiliki tangkai. Helai daun biasanya lebar 9 cm dan panjang dapat mencapai 120 cm. Bunga betina jagung (tongkol), terlindung oleh klobot, dengan "rambut". Rambut jagung sebenarnya adalah tangkai putik. Sebagai anggota monokotil, jagung berakar serabut yang dapat mencapai kedalaman 80 cm meskipun sebagian besar berada pada kisaran 20 cm. Tanaman yang sudah cukup dewasa memunculkan akar adventif dari buku-buku bagian terbawah yang membantu menyangga tegaknya tanaman.
Batang jagung tegak dan mudah terlihat, sebagaimana pada sorgum dan tebu. Terdapat mutan yang batangnya tidak tumbuh pesat sehingga tanaman berbentuk roset. Batangnya beruas-ruas. Ruas terbungkus pelepah daun yang muncul dari buku. Batang jagung cukup kokoh namun tidak banyak mengandung zat kayu (lignin). Daun jagung merupakan daun sempurna, memiliki pelepah, tangkai, dan helai daun. Bentuknya memanjang. Antara pelepah dan tangkai daun terdapat lidah- lidah (ligula). Tulang daun sejajar dengan ibu tulang daun. Permukaan daun ada yang licin dan ada yang berambut. Stoma pada daun jagung berbentuk halter, yang khas dimiliki Poaceae (suku rumput-rumputan). Setiap stoma dikelilingi sel-sel epidermis berbentuk kipas. Struktur ini berperan penting dalam respon tanaman menanggapi defisit air pada sel-sel daun. Jika tanaman mengalami kekeringan, sel- sel kipas akan mengerut, menutup lubang stomata, dan membuat daun melipat ke bawah sehingga mengurangi transpirasi.
Susunan bunga jagung adalah diklin, yaitu memiliki bunga jantan dan bunga betina yang terpisah dalam satu tanaman (berumah satu atau monoecious). Bunga tersusun majemuk, bunga jantan tersusun dalam bentuk malai, sedangkan betina dalam bentuk tongkol. Pada jagung, kuntum bunga (floret) tersusun berpasangan yang dibatasi oleh sepasang glumae (tunggal: gluma). Rangkaian bunga jantan tumbuh di bagian puncak tanaman. Serbuk sari berwarna kuning dan beraroma wangi yang khas. Bunga betina tersusun dalam tongkol. Tangkai tongkol tumbuh dari buku, di antara batang dan pelepah daun. Pada umumnya, satu tanaman hanya dapat menghasilkan satu tongkol produktif yang memiliki puluhan sampai ratusan bunga betina. Beberapa kultivar unggul dapat menghasilkan lebih dari satu tongkol produktif, dan disebut sebagai jagung prolifik. Bunga jantan jagung cenderung siap untuk penyerbukan 2-5 hari lebih dini daripada bunga betinanya (protandri). Diagram tanaman jagung ditunjukkan dalam Gambar 2.

## Gambar 2. Diagram Tanaman Jagung
Komposit
Material komposit adalah material non logam yang memiliki sifat mekanik lebih baik dari pembentuknya. Dikarenakan kebutuhan material yang mengutamakan sifat mekaniknya dan juga dibutuhkan sifat yang lebih ringan Salah satu bentuk struktur komposit adalah Komposit Serat. Komposit serat terbentuk dari matrik dan serat alam atau fiber. Serat alam yang panjang secara alami memiliki kekuatan yang lebih daripada putus-putus.
a. Continous fiber composite (komposit dengan serat lurus panjang) dapat di lihat dalam Gambar 3.
Gambar 3. Serat Lurus
b. Wovenifiber composite (komposit dengan serat dianyam), dapat di lihat dalam Gambar 4. Gambar 4. Serat dianyam
c. Chopped fiber composite (komposit dengan serat pendek atau acak), dapat di lihat dalam Gambar 5.
Gambar 5. Serat Acak
d. Hybrid composite (komposit dengan gabungan serat lurus dan serat acak), dapat di lihat dalam Gambar 6.
Gambar 6. Serat Lurus dan Acak
Pengujian Bending Kekuatan bending atau kekuatan lengkung adalah tegangan lentur terbesar yang dapat diterima akibat pembebanan luar tanpa mengalami deformasi yang besar atau kegagalan. Besar kekuatan bending tergantung pada jenis material dan pembebanan. Untuk mengetahui kekuatan lentur suatu material dapat dilakukan dengan pengujian lentur terhadap material komposit tersebut. Proses pembebanan bending dapat di lihat dalam Gambar 7 dan Gambar 8.
Gambar 7. Pembebanan Bending Dalam Bend Test

## Gambar 8. Pengaruh Pembebanan Bending Terhadap Bahan Uji
Pengujian Impak
Pengujian impak memiliki tujuan agar mengetahui besar energy serap material sampai material itu patah. Pengujian impak juga sering disebut uji ketangguhan terhadap beban kejut.
Pengujian ini memiliki 2 teknik pengujian standar yaitu metode c harpy dan metode zod . Pada penelitian ini pengujian dilakukan dengan metode charpy . Metode Charpy menggunakan sampel berukuran 10x10x55(mm), posisi takik berada ditengah-tengah, arah pembebanan dari belakang takik dan sampel tidak dijepit. Sedangkan metode Izod menggunakan sampel berukuran 10x10x75 (mm), posisi takik 28 mm dari salah satu ujung sampel, arah pembebanan dari depan takik dan sampel dijepit.

## Gambar 9. Pengujian Impak Metode C harpy
Dari pengujian ini benyaknya energi yang diserap oleh benda uji hingga terjadinya perpatahan atau deformasi merupakan ukuran kekuatan impak atau ketangguhan material. semakin tangguh material maka material tersebut memiliki kemampuan menyerap beban kejut yang besar tanpa terdeformasi atau patah dengan mudah. Energi yang dierap oleh material dinyatakan dalam satuan joule dan dapat dibaca langsung pada dial penunjuknya yang dikalibrasi terlebih dahulu sebelum digunakan.
Harga pengujian impak dapat dihitung dengan rumus:
r = ML (1) 볠
Dengan : HI
= Harga Impak (Joule/mm 2 ) Esrp = Energi serap (J) Ao = Luas penaMpang (mm 2 )
Pengujian Tarik Pengujian tarik bertujuan agar mengetahui tegangan, regangan, modulus elastisitas bahan dengan cara spesimen ditarik sampai putus. Skema pengujian tarik dapat di lihat dalam Gambar 10.
Gambar 10. Skema Pengujian Tarik
Besarnya regangan adalah jumlah pertambahan panjang karena pembebanan dibandingkan dengan panjang daerah ukur. Nilai regangan ini adalah regangan proporsional yang didapat dari garis. Proposional pada grafik tegangan tegangan hasil uji tarik komposit (Surdia, 1995).
Harga pengujian tarik dapat dihitung dengan rumus:
볠 (2) Dengan : ϵ = Regangan (mm/mm) ∆L = Pertambahan panjang (mm) Lo = Panjang daerah ukur (mm)

## METODE PENELITIAN
Prosedur-prosedur yang di gunakan dalam peneliltian ini dapat di lihat pada Gambar 5.
Gambar 11. Diagram Alir
PEMBAHASAN Pengujian Impact Pada pengujian hubungan fraksi volume komposit serat kulit jagung terhadap harga impak dan harga energi serap masing-masing komposit dengan fraksi volume yang berbeda. Dan komposit dengan fraksi serat 1% serat 99% polyester memiliki kekuatan paling tinggi yaitu memiliki harga impak sebesar 0,0328 joule/mm 2 . Kemudian pada komposit dengan fraksi 4% serat 96% polyester harga impak kekuatan terendah sebesar 0,0328 joule/mm 2 . Harga impak komposit serat jagung ini memiliki kekuatan yang naik turun dikarenakan kekuatan impak komposit dipengaruhi oleh komposisi persentase serat dan persentase polyester. Hasil pengujian impak pada penelitian ini ditunjukkan hasil pengujian pada Gambar 6.

## Gambar 12. Grafik Pengujian impak
Pengujian Bending Pada pengujian selanjutnya yaitu pada uji bending , kekuatan tertinggi yaitu pada komposit dengan fraksi volume serat 3% serat 97% polyester yaitu memiliki kekuatan bending tertinggi 3,5775 MPa, Kemudian kekuatan paling rendah pada pengujian bending yaitu pada fraksi volume 2% serat 98% polyester yaitu sebesar 0,8685 MPa. Hasil pengujian bending pada penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 7.

## Gambar 13. Grafik Pengujian Bending
Pengujian Tarik Pada pengujian selanjutnya yaitu uji tarik komposit serat kulit jagung. Pada komposit fraksi volume 4% serat 96% polyester dan 5% serat 95% polyester jagung memiliki kekuatan tertinggi yaitu memiliki teganggan tarik sebesar 1,7991 MPa. Selanjutnya yaitu pada fraksi volume 2% serat 98% polyester dan 6% serat 94% polyester teganggan tarik menurun yaitu dengan nilai 1,349325 MPa yang memiliki nilai terendah. Hal ini disebabkan serat jagung mempengaruhi besarnya tegangan
tarik komposit serat jagung. Ini kemungkinan disebabkan oleh pengaruh fraksi volume suatu komposit karena fraksi volume sangat mempengaruhi ikatan antara serat dan matrik. Hasil pengujian tarik pada penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 8.

## Gambar 14. Grafik PengujianTarik
KESIMPULAN
Dari hasil pengujian sifat mekanik komposit serat jagung tersebut yaitu pengujian impak, bending dan tarik didapat data seperti diatas. Diketahui bahwa kekuatan tertinggi untuk harga impak yaitu pada serat dengan fraksi volume 1% serat 99% polyester serat kulit jagung yang memiliki harga impak sebesar 0.0338 joule/mm2. Pada uji bending kekuatan tertinggi yaitu pada komposit dengan fraksi volume serat 3% yaitu memiliki kekuatan bending 3,5775 MPa. Dan pada pengujian tarik komposit fraksi volume 4% serat 96% polyester dan 5% serat 95% polyrster memiliki nilai yang sama kekuatan tertinggi yaitu teganggan tarik sebesar 1,7991 MPa.
DAFTAR PUSTAKA Budinski K.G. (1995). Engineering Material Properties and Selection,4th, Prentice Hall,Inc A Simon and Schuster Company,USA.
Callister, W. D. (1991). Material Science and Engineering an Introduction ,John Willey and Sons Inc, NewYork. Hyer, MJW (1998) Stress Analysis of Fiber-Reinforced Composite Materials, McGraw-Hill, New York. Jacobs J.A.,Kilduft T.K. (1994). Engineering Material Technology Structure,
Processing, Property andSelection 2. Prentice Hall,Inc A Simon Schuster Company, USA.