## POTENSI PENGEMBANGAN KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT KULIT GAHARU SEBAGAI MATERIAL PENGGANTI FIBERGLASS PADA PEMBUATAN DASHBOARD
Masdani 1 , Yuli Dharta 2 1,2 Jurusan Teknik Mesin- Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung Kawasan Industri Airkantung Sungailiat-Bangka, 33211 Tel: 0717-93586, Fax: 0717-93585, danhazehaz@yahoo.com

## Abstract
The development of industrial in the utilization of composites as a substitute of metal materials that are used is fiberglass. However, fiberglass is considered not environmentally friendly because difficult to decipher. The technology advances, it is now widely used from composite materials with natural fibers. This  research  was  conducted  to  obtain  data  about  mechanical  ability  in  the  tensile  strength,  impact strength and physical form of Gaharu skin fibers using polyester matrix BQTN 157 with volume fraction variations  made  by  hand  lay-up  method.  This  research  is  expected  to  be  useful  in  automotive, manufacturing industry and household appliances are environmentally friendly. The maximum value of tensile strength is 34.574 MPa in 45% fiber volume fraction. However, there is a decrease in the tensile strength value in the 50% fiber volume fraction, which is 22,635 MPa, this is due to the large amount of fiber content so that the matrix spread to the fiber is uneven. The maximum impact strength value is 62.76 kJ / m 2 at 50% fiber volume percentage. Based on the results of testing the comparison of the fiber and matrix volume fractions greatly affect the tensile strength and impact. The results show tensile and impact tests have met the plastic standards used car dashboards.
Keywords : Natural Fiber, Composite, Gaharu skin, Tensile Test, Impact Test

## Abstrak
Perkembangan  dunia  industri  dalam  pemanfaatan  komposit  sebagai  pengganti  bahan  logam yang banyak digunakan adalah fiberglass. Namun demikian, fiberglass dianggap tidak ramah lingkungan karena limbahnya sulit terurai. Seiring dengan kemajuan teknologi maka saat ini telah banyak digunakan dari  bahan  komposit  dengan  serat  alam.  Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mendapatkan  data  tentang kemampuan mekanik berupa kekuatan tarik, kekuatan impak  serta bentuk  fisik dari serat  kulit gaharu menggunakan matriks polyester BQTN 157 dengan variasi fraksi volume yang dibuat dengan metode hand lay-up.  Penelitian  ini  diharapkan  dapat  bermanfaat  dalam  bidang  otomotif,  industri  manufaktur  dan peralatan  rumah  tangga  yang  ramah  lingkungan.  Nilai  maksimum  kekuatan  tarik  adalah  34,574  MPa terdapat pada fraksi volume serat 45%. Namun ada penurunan nilai kekuatan tarik pada fraksi volume serat 50% yaitu 22,635 MPa, ini disebabkan karena banyaknya kandungan serat sehingga penyebaran matriks terhadap serat tidak merata. Nilai kekuatan impak maksimum yaitu 62,76 kJ/m 2 pada persentase volume  serat  50%.  Berdasarkan  hasil  pengujian  perbandingan  fraksi  volume  serat  dan  matriks  sangat mempengaruhi kekuatan tarik dan impak. Hasil ini menunjukkan uji tarik dan uji impak sudah memenuhi standar plastik yang digunakan dashboard mobil.
Kata kunci: Serat Alam, Komposit, Kulit Kayu Gaharu, Uji Tarik, Uji Impak

## 1.      PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi bahan saat ini semakin pesat, menjadi faktor utama dalam pemenuhan kebutuhan bahan dengan karakteristik tertentu. Seiring dengan kemajuan teknologi, maka saat ini telah banyak digunakan dari bahan komposit dengan serat alam. Dua faktor paling penting yang mendorong dari  penggunaan  serat  alam  oleh  industri  yaitu  biaya  dan  berat.  Meskipun  demikian  kemudahan  daur ulang  komponen  juga  merupakan  pertimbangan  akhir  yang  semakin  meningkat  untuk  memenuhi persyaratan dari petunjuk untuk umur komponen [1].
Hutan di Indonesia merupakan salah satu sumber kekayaan alam yang dapat dipertahankan bila dipelihara dan dikelola  dengan baik. Indonesia adalah produsen gaharu terbesar di dunia dan menjadi tempat  tumbuh  endemik  beberapa species gaharu  komersial  dari  marga Aquilaria .  Tanaman  ini,  di Indonesia dikelompokkan sebagai produk komoditi hasil hutan bukan kayu (HHBK) [2]. Budidaya gaharu sangat cocok dikembangkan dalam meningkatkan hasil hutan non kayu. Sejalan dengan perkembangan ilmu dan teknologi industri kimia serta farmasi didukung berkembangnya paradigma dunia kedokteran dan pengobatan untuk kembali memanfaatkan bahan tumbuhan alami ( back to nature ) produk gaharu selain dibutuhkan sebagai bahan industri parfum dan kosmetik juga banyak dibutuhkan sebagai bahan obat herbal [3].
Beberapa  peneliti  telah  melakukan  penelitian  mengenai  potensi  pengembangan  komposit berpenguat  serat  diantaranya  penelitian  komposit  berpenguat  serat  kulit  waru  ( Hibiscus Tiliaceus ) kontinyu laminat sebagai material pengganti fiberglass pada pembuatan lambung kapal. Hasil penelitian menunjukkan  terdapat  pengaruh  alkali  NaOH  5%  terhadap  kekuatan  tarik  dan  kekuatan  bending. Spesimen  komposit  yang  diperkuat  serat  kulit  waru  dengan  perlakuan  NaOH  5%  selama  2  jam  harga kekuatan tariknya hampir sama antara arah sudut serat 0 0 /0 0 /45 0 /-45 0 /0 0 /0 0 yaitu 86,14 N/mm 2 [4]. Penelitian Chandrabakty [5] menganalisa pengaruh perlakuan permukaan terhadap sifat kimia pada  serat  kulit  batang  melinjo  yang  berkaitan  dengan  sifat  mekanis  serat.  Proses  dilakukan  dengan memberikan perlakuan  permukaan pada serat kulit batang melinjo, yaitu perebusan dengan media air selama  3  jam  dan  media  NaOH  5%  masing-masing  selama  2  jam  dan  3  jam.  Hasil  penelitiannya memberikan dampak pada sifat kimia, fisika dan sifat mekanis.
Penggunaan komposit dewasa ini kian meningkat disegala bidang kehidupan seperti body mobil, body  pesawat  terbang,  peralatan  olahraga  dan  lain-lain.  Trend  perkembangan  komposit  beralih  dari komposit  dengan  material  penyusun  sintesis  ( fiberglass )  ke  komposit  dengan  material  penyusun  dari bahan alami [6].
Solusi mencari serat alam alternatif yang memiliki sifat mekanik yang tinggi dipandang penting dilakukan. Pohon gaharu merupakan salah satu jenis tanaman yang menghasilkan serat pada bagian kulit pohonnya. Sampai saat ini pemanfaatan serat kulit pohon gaharu masih terbatas pada industri dan belum diolah menjadi produk teknologi. Dahulu, serat kulit pohon gaharu dimanfaatkan oleh masyarakat sebagai bahan tali, karena harga tali plastik jauh lebih murah dan mudah didapatkan akibatnya pembuatan tali dari bahan serat kulit pohon gaharu semakin berkurang. Tuntutan teknologi ini disesuaikan juga dengan keadaan alam yang mendukung untuk pemanfaatannya secara langsung. Oleh karena itu, pemanfaatan serat  kulit  pohon  gaharu  sebagai  penguat  bahan  komposit  dibidang  rekayasa  merupakan  salah  satu gagasan yang perlu dikembangkan.
Berdasarkan tinjauan penelitian sebelumnya, maka penggunaan serat alam telah menjadi pilihan utama  pada beberapa  aplikasi dibidang industri, sehingga untuk  mencapai tujuan tersebut  maka perlu dilakukan  penelitian  tentang  pemanfaatan  serat  kulit  pohon  gaharu    sebagai  bahan  komposit  dimana diharapkan komposit dengan serat ini dapat menjadi pilihan bahan dalam pembuatan bermacam produk sebagai pengganti logam maupun fiberglass yang dianggap lebih ramah lingkungan serta memiliki kualitas yang baik.
Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan data tentang kemampuan mekanik berupa kekuatan tarik, kekuatan impak serta bentuk fisik dari serat kulit kayu gaharu menggunakan matriks polyester BQTN 157 dengan variasi fraksi volume yang dibuat dengan metode hand lay-up . Maka dengan penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat dalam bidang otomotif, industri manufaktur dan peralatan rumah tangga yang ramah lingkungan.
Tujuan penelitian untuk mendapatkan sifat mekanik dari bahan komposit seperti kekuatan tarik, kekuatan  impak  dan  meneliti  pengaruh  kandungan  fraksi  volume  serat  kulit  gaharu.  Adapun  manfaat dilakukan  penelitian  ini  yaitu  memperoleh  informasi  mengenai  potensi  serat  kulit  gaharu  yang  dapat menghasilkan suatu bahan baru yang berkualitas dan dapat menjadi acuan untuk penelitian berikutnya yang bertujuan lebih pada pengembangan.

## 2.       METODE PENELITIAN
Pelaksanaan  penelitian  dilakukan  dengan  beberapa  tahap  yang  digunakan  untuk  pedoman penelitian,  langkah  awal  dimulai  dari  studi-studi  literatur  yang  didapat  dari  jurnal  ilmiah,  internet, handbook , text book , manual book . Selanjutnya data-data studi literatur dipelajari dan dijadikan referensi untuk melakukan penelitian. Uraian langkah-langkah tersebut tertuang pada diagram alir gambar 1.
Gambar 1. Flowchart Penelitian
Setelah  melakukan  identifikasi  masalah  dan  melakukan  studi  literatur  dilakukan  persiapan peralatan untuk penelitian. Peralatan yang digunakan untuk kegiatan penelitian ini adalah: 1. Serat kulit gaharu 2. Resin Unsaturated Polyester 3. Katalis 4. Wax
5. Larutan alkali NaOH
6. Mesin uji tarik Universal Testing Machine
7. Mesin uji Impact Charpy
8. Alat Uji Scanning Electron Microscope (SEM)

## 3.      HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Hasil Pengujian Tarik
Hasil pengujian tarik didapat dengan uji tarik menggunakan mesin Universal Testing Machine dan standar pengujian yang digunakan adalah ASTM D 638 terdiri dari kekuatan tarik, modulus elastisitas dan regangan. Adapun data hasil pengujian untuk kekuatan tarik dapat dilihat pada Tabel 1.
Persiapan
Rancangan Eksperimen
1. Variabel Bebas:
Perbandingan  komposit  (fraksi  volume matriks dan serat) 60% : 40%, 55% : 45%,
50% : 50%
Variabel Terikat:
1. Kekuatan Tarik
2. Kekuatan Impak
3. Karakteristik fisik (SEM)
2. Rancangan Percobaan: Metode Desain Eksperimen
Studi Literatur Bahan dan Peralatan
Perendaman Serat dengan NaOH 5%
selama 2 jam Pembuatan Spesimen Sesuai Standar Uji A Pengujian Bahan
 Pengujian Tarik (ASTM D-638)
 Pengujian Impak  (ISO-179)
 Karakterisasi Fisik (SEM)

## Analisa Statistik
Data Hasil Pengujian
Pengolahan dan Analisa Data Hasil Pengujian
Kesimpulan Selesai A
Tabel 1. Hasil Pengujian Kekuatan Tarik
Hasilnya  peningkatan  nilai  kekuatan  tarik  yang  kontinyu  dari  setiap  fraksi  volume  serat.  Nilai maksimum kekuatan tarik adalah 34,574 MPa terdapat pada fraksi volume serat 45% dan kekuatan tarik dari dashboard mobil yang memiliki jenis bahan plastik ABS high impact sebesar 20-40 MPa [7] sehingga penelitian ini sudah memenuhi standar. Penurunan nilai kekuatan tarik pada fraksi volume serat 50% yaitu 24,897 MPa, ini disebabkan karena banyaknya kandungan serat sehingga penyebaran matriks terhadap serat  tidak merata. Kekuatan tarik  dengan 50% volume serat  menunjukkan sebaran nilai yang masing- masing  replikasi  cenderung  turun.  Sehingga  dapat  dikatakan  persentase  volume  ini  adalah  maksimum serat yang dapat ditambahkan pada komposit.

## 3.2. Hasil Pengujian Impak
Hasil pengujian impak dengan menggunakan mesin uji Impact Charpy dan standar pengujian yang digunakan adalah ISO-179 untuk mendapatkan nilai kekuatan impak.
Tabel 2. Hasil Pengujian Kekuatan Impak
Hasil dari pengujian impak menjelaskan terjadinya kenaikan kekuatan impak secara kontinyu dari setiap fraksi volume serat. Nilai kekuatan impak maksimum yaitu 64,626 kJ/m 2 pada persentase volume serat 50% dan kekuatan impak dari dashboard mobil yang memiliki jenis bahan plastik ABS high impact sebesar 13,48 kJ/m 2 , sehingga hasil penelitian dari segi uji impak memenuhi standar dashboard mobil. Kekuatan  impak  meningkat  dengan  adanya  penambahan  fraksi  volume  serat.  Peningkatan  kekuatan impak  ini  dimungkinkan  karena  lebih  banyak  serat  yang  terputus  dibandingkan  dengan  serat  yang terlepas.

## 3.3. Hasil Pengamatan SEM
Analisa  morfologi  dan  struktur  mikro  menggunakan  SEM  ( Scanning Electron Microscope ) dilakukan terhadap spesimen komposit setelah pengujian pada daerah patahan. Pengamatan dilakukan pada spesimen komposit yang diperkuat serat kulit gaharu dengan rasio volume matriks dan serat yaitu 60% : 40%, 55% : 45%, 50% : 50%. Hasil photo yang didapat dari pengamatan SEM hasil pengujian tarik terlihat  pada  Gambar  2.  Pada  pengamatan  photo  SEM  dengan  rasio  volume  serat  40%  dan  50%  pada bagian patahannya, bahwa ada beberapa diantara serat terlepas ( pull out ) dari ikatannya. Hal ini sebabkan tidak sempurnanya ikatan antara serat terhadap matriks karena masih adanya lignin diantara serat. Juga dalam hal ini serat terlepas dikarenakan ikatan antara serat dan matriks lebih dominan pada satu sisi.
Fraksi Volume Matriks + Serat (%)
Kekuatan Tarik (MPa) Rata- Rata Replikasi 1 2 3 4 5 60 : 40 24,686  24,694  30,162  27,113  25,454 26,422 55 : 45 33,839  34,876  34,896  33,731  35,531 34,574 50 : 50 24,075  24,640  25,778  24,224  25,770 24,897
Fraksi Volume Matriks + Serat (%)
Kekuatan Impak (kJ/m 2 )
Rata-Rata Replikasi 1 2 3 4 5 60 : 40 50,11 50,22 52,78 51,67 52,82 51,521 55 : 45 52,72 50,32 53,62 58,81 56,81 54,457 50 : 50 63,67 62,01 67,59 62,81 67,05 64,626
Gambar 2. Pengamatan SEM pada Uji Tarik
Pada patahan spesimen pengujian impak bahwa masih ada serat yang terlepas dari ikatannya, ini terjadi  pada  persentase    volume  serat  40%  dan  45%.  Disebabkan  karena  ikatan  antara serat  terhadap matriks kurang menyatu. Juga dikarenakan masih adanya lignin diantara serat. Namun, dari hasil kekuatan impak  yang  diperoleh  mengalami  peningkatan  secara  kontinyu  dari  setiap  masing-masing  rasio volumenya. Pengamatan photo SEM rasio volume serat  50%  menunjukkan adanya  peningkatan ikatan yang  lebih  baik,  terlihat  dengan  berkurangnya  serat  yang  terlepas  dari  ikatan  matriksnya.  Hasil  dari pengujian impak dengan rasio volume yang paling optimal yaitu pada rasio volume serat 50% dengan nilai kekuatan impak yaitu 64,626 kJ/m 2 . Hal ini disebabkan karena semakin banyak serat dan adanya ikatan matriks dan serat yang menyatu dengan sempurna maka kekuatan impak akan semakin meningkat. Hasil pengamatan patahan spesimen komposit dapat dilihat pada Gambar 3.

## Gambar 3. Pengamatan SEM pada Uji Impak

## 4.      SIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan  didapatkan  Komposit  bermatrik polyester dengan  serat  kulit  gaharu  sebagai  penguat,  dimana  sifat  mekanisnya  untuk  pengujian  tarik  mencapai beban putus dan kekuatan tarik maksimum tertinggi terjadi pada fraksi volume serat 45% dengan nilai 34,574 MPa. Pengujian impak harga kekuatan impak tertinggi terjadi pada fraksi volume serat 50% yaitu sebesar 64,626 kJ/m 2 dan nilai kedua uji tarik dan uji impak memenuhi standar dashboard mobil. Pada pengujian  tarik  penambahan  jumlah  persentase  volume  serat  melebihi  45%  tidak  akan  menaikkan kekuatan  tarik  komposit.  Patahan  serat  menunjukkan  semakin  banyak  persentase  volume  serat  dan adanya  ikatan  matriks  dan  serat  yang  menyatu  dengan  sempurna  maka  kekuatan  tarik  semakin meningkat.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Brett,  C.S.  &  Adas,  R.,  “Industrial  Fibres:  Recent  and  Current  Developments ” ,  Proceedings  of  the Symposium on Natural Fibres, 2009, pp. 71-82.
[2].  Sri,  W.  B.,  Erdy,  S.,  &  Akhmad,  W,  “Identifikasi  Jenis-Jenis  Fungsi  yang  Potensial  Terhadap Pembentukan Gaharu dai Batang Aquilaria spp”, JURNAL SILVIKULTUR TROPIKA , vol.01, pp 1-5, 2010.
[3].  Yana,  “BUDIDAYA  JENIS  POHON  PENGHASIL  GAHARU”,  Dept.  Kehutanann  Badan  Penelitian  dan Pengembangan Kehutanan Pusat LITBANG Produktifitas Hutan Bogor, pp. 1-20, 2012.
[4].  Nurudin,  A.,  “Potensi  Pengembangan  Komposit  Berpenguat  Serat  Kulit  Waru (Hibiscus  Tiliaceus) Kontinyu  Laminat  Sebagai  Material  Pengganti Fiberglass Pada  Pembuatan  Lambung  Kapal”, INFO TEKNIK , vol. 12, no. 2, pp.1-9, 2011.
[5]. Chandrabakty, S., “Fourrier Transform Infra-Red (FT-IR) Spectroscopy dan Kekuatan tarik Serat Kulit Batang Melinjo Menggunakan Modifikasi Distribusi Weibull”, Jurnal Mekanikal , vol. 5, no. 1, ISSN 2086 - 3404, pp. 434-442, 2014.
[6].  Putu,  L.  &  Ngakan,  P.G.S.,  “Analisis  Arah  dan  Perlakuan  Serat  Tapis  Serta  Rasio Epoxy  Hardener Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Komposit Tapis/ Epoxy ”, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM , vol. 1, pp.15-21, 2007.
[7]. Application ot ABS High Impact-Acrylonitrile-Butadiene Styrene High Impact [Online], Available : http://www.omnexus.com/tc/polymerselector/polmerprofiles.aspx?id=184&us=0&tab=3