Terbit online pada laman web jurnal: https://journal.isas.or.id/index.php/JAMERE

## JOURNAL OF APPLIED MECHANICAL ENGINEERING AND RENEWABLE ENERGY (JAMERE)
Vol. 1 No. 2, Agustus 2021. 42-45
e-ISSN 2775-1031

## Pengaruh Waktu Perendaman Serat dalam Larutan Alkali terhadap Kekuatan Impak Komposit Serat Tebu
Budha Maryanti 1 , Sadat N.S. Sidabutar 2 , Suwandy 3 1,2,3 Prodi Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Balikpapan
1 budha_maryanti@yahoo.com *, 2 sadat_766hi_s@yahoo.com, 3 wandycacul16@gmail.com

## Abstract
Bagasse fiber is an organic waste that is produced in many sugarcane processing factories in Indonesia. This fiber is also easy to obtain, cheap, does not endanger health and can also be degraded naturally. This research aims to determine the impact strength of the bagasse fiber treated with alkaline. The variables of this study are the immersion time of 1 hour, 2 hours, and 3 hours. The fiber used is sugarcane fiber and the volume fraction ratio of resin and catalyst 65% (2% catalyst) and 35% sugarcane fiber. Impact test is carried out according to the impact testing standard ASTM D 5942-96, by using the Charpy method. The result shows that among the three specimens tested, 1 hour immersed specimen has the greatest energy absorption with impact value of 0.5374 Joules/mm 2 . The longer the immersion time of bagasse fibers in the alkaline solution, the less energy absorbed. It also shows that the resin mixed with alkaline treated fibers has higher impact value than pure resin.
Keywords: Alkaline, Energy, Immersion, Impact, Sugarcane.

## Abstrak
Serat ampas tebu merupakan limbah organik yang banyak di hasilkan di pabrik-pabrik pengolahan tebu di Indonesia. Serat ini juga mudah didapat, murah, tidak membahayakan kesehatan dan juga dapat terdegradasi secara alami. Penelitian material serat ampas tebu ini bertujuan yaitu untuk mengetahui dan dapat menjelaskan bagaimana hasil kekuatan impak dari serat ampas tebu yang mendapat perlakuan dengan variasi waktu perendaman alkali 1jam, 2jam, 3jam. Variabel penelitian ini meliputi lama perendaman 1 jam, 2 jam, 3 jam, serat yang di gunakan serat tebu dan perbandingan fraksi volum resin dan katalis 65% (2% katalis)  dan  serat tebu  35%.  Spesimen  yang digunakan  sesuai standar  pengujian  impak ASTM D  5942-96,  dengan  metode Charpy. Pada penelitian ini dapat disimpulkan  bahwa dari tiga spesimen yang diuji diperoleh spesimen satu (1 jam) mempunyai energi serap terbesar dengan harga impak 0,5374 Joule/mm 2 . Semakin lama perendaman serat ampas tebu kedalam larutan alkali maka energi terserap semakin kecil. Dari hasil perbandingan didapatkan bahwa resin dengan campuran serat yang sudah melalui perendaman alkali mendapatkan nilai impak yang lebih tinggi dibandingkan dengan resin tanpa menggunakan serat.
Kata kunci: Alkali, Energi, Impak, Perendaman, Serat Tebu

## 1. Pendahuluan
Serat  ampas  tebu  merupakan  limbah  pabrik  gula tebu.  Serat  ini  mudah  didapat,  murah,  tidak membahayakan  kesehatan  dan  juga  dapat  terdegradasi secara  alami  sehingga  nantinya  dengan  pemanfaatan sebagai  serat  penguat  komposit  mampu  mengatasi permasalahan lingkungan. Jenis-jenis serat alam seperti: kenaf, goni, rami, dan kelapa, mulai digunakan sebagai bahan  penguat  untuk  komposit  polimer  [1].  Pada penelitian  yang  lain  [2],  [3]  dilakukan  untuk mendapatkan analisa teknik berupa kekuatan impak dari komposit  berpenguat  serat  ampas  tebu  dengan  variasi dengan sudut searah dan bersilang.
Dengan  pertimbangan  berkembangnya  penggunaan komposit  serta  banyaknya  pabrik-pabrik  tebu  yang
mengakibatkan limbah, perlu adanya pemanfaatan yang lebih  baik,  yang  salah  satunya  adalah  penyediaan material sebagai bahan dasar pembuatan bemper mobil. Untuk memperoleh ikatan yang baik antara matriks dan serat,  dilakukan  modifikasi  dengan  perlakuan  dengan alkali  pada  serat  alam  yang  bertujuan  untuk membersihkan permukaan serat  dari  kotoran dan getah yang menempel pada serat dan mereduksi kandungan air yang  ada  di  serat  tersebut  sehingga  ikatan  antarmuka antara  serat  dan  matriks  pada  komposit  menjadi  lebih baik.
Berdasarkan uraian di atas, penelitian ini  dilakukan untuk  mengetahui  dan  menjelaskan  bagaimana  hasil kekuatan  impak  dari  komposit  berpenguat  serat  ampas tebu yang telah mendapat perlakuan perendaman alkali dengan variasi waktu 1jam, 2jam, dan 3jam.
Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy (JAMERE) Vol. 1 No. 2, Agustus 2021. 42-45

## 2. Metode Penelitian
Pada penelitian ini, komposit berpenguat serat ampas tebu  dibuat  dengan  resin  poliester  dan  katalis  seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Serat tebu yang digunakan merupakan  serat  tebu  yang  diperoleh  dari  ampas  tebu pabrik  gula.  Penampilan  serat  tebu  yang  masih  segar ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 1. Resin dan Katalis

## Gambar 2. Serat Tebu
Variabel  bebas  dalam  penelitian  ini  ialah  lama perendaman  serat  dalam larutan alkali  selama  1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Sebagai variabel kontrol, fraksi volume yang digunakan yaitu resin dan katalis 65% (2% katalis) dan  serat  tebu  35%.  Specimen  yang  digunakan  sesuai dengan  standar  pengujian  impak  ASTM  D  5942-96 (Gambar 3) [4]. Alat dan bahan yang digunakan antara lain  timbangan  digital,  perangkat  cetak  spesimen,  alat pembentuk  spesimen  (gergaji  besi  dan  amplas), penggaris  dan  jangka  sorong,    serta  alat  uji  impak ( Charpy  Type ).  Larutan  yang  digunakan  yaitu  larutan Alkali (NaOH) 5%.
Pembuatan  setiap  spesimen  spesimen  dilakukan dengan metode hand lay-up . Spesimen yang telah dibuat ditunjukkan  pada  Gambar  4.  Setelah  pengujian  impak, dilakukan  perhitungan  untuk  memperoleh  energi terserap dan harga impak.
Gambar 3. Spesimen
Gambar 4. Spesimen Komposit

## 3.   Hasil dan Pembahasan
Tabel  1  menunjukkan  data  yang  diperoleh  dari pengukuran  spesimen  dan  pengujian  spesimen.  Berat bandul (M) pada alat uji impak yang digunakan sebesar 50kg.  Percepatan  grafitasi  bumi,  yang  akan  digunakan untuk  menghitung  energi  potensial  dari  bandul menggunakan nilai 9,8m/s 2 . Panjang lengan dari alat uji impak  ialah  750mm,  yang  diukur  dari  poros  ayunan hingga  titik  dimana  bandul  memukul  spesimen.  Cosα merupakan  cosinus  sudut  awal  bandul  dan  Cosβ merupakan  cosinus  sudut  setelah  bandul  menabrak spesimen.  Energi  yang  terserap  oleh  spesimen  (W) dalam  Joule  dihitung  dari  selisih  energi  potensial  awal dan energi potensial akhir.
Tabel 2 menunjukkan hasil perhitungan harga impak, yaitu  energi  yang  terserap  dibagi  dengan  luas penampang spesimen di bawah takik. Dari tiga spesimen dengan  waktu  perendaman  1  jam,  2  jam,  dan  3  jam, maka didapat nilai W untuk spesimen nomor 1 sebesar 26,827 Joule, spesimen 2 sebesar 24,622 Joule, spesimen 3 sebesar 17,272 Joule dan spesimen pembanding, yaitu spesimen tanpa penguat serat sebesar 11,76 Joule.
Gambar  5  menunjukkan  harga  impak  dari  semua spesimen.  Dari  pebandingan  harga  impak  keempat spesimen menunjukkan bahwa semakin lama perendaman  diperoleh  harga  impak  yang  semakin rendah. Harga  impak dengan waktu perendaman 1 jam mendapatkan  nilai  tertingi  dengan  nilai  0,5374
Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy (JAMERE) Vol. 1 No. 2, Agustus 2021. 42-45
Joule/ mm 2 dan waktu perendaman 3 jam mendapat nilai terendah  dengan  nilai  0,3454  Joule/ mm 2 . Sedangkan harga impak spesimen tanpa penguat serat memperoleh nilai  0,2352  Joule/ mm 2 . Hasil  perbandingan  tersebut menunjukkan  bahwa  waktuperendaman  alkali  dibatasi oleh  lama  waktu  perendaman.  Semakin  lama  waktu perendaman  dapat  mengakibatkan  rusaknya  struktur serat  yang  mengandung  selulosa  [5]–[7].  Selain  itu, secara  umum,  resin  dengan  penguat  serat  yang  sudah melalui  perendaman  alkali  mendapatkan  nilai  impak yang lebih tinggi  dibandingkan dengan  spesimen tanpa menggunakan serat.
Tabel 1. Hasil perhitungan energi yang terserap
Tabel 2. Hasil perhitungan harga impak
Gambar 5. Grafik harga impak
Gambar  6  menunjukkan  bahwa  lama  perendaman serat  dapat  mempengaruhi  energi  terserap  pada pengujian  impak  spesimen  komposit  dengan  penguat
serat  ampas  tebu.  Energi  terserap  didapatkan  nilai tertinggi  pada  waktu  perendaman  alkali  selama  1  jam (spesimen  1)  dengan  nilai  26,827  Joule  dan  yang terendah  waktu  perendaman  alkali  3  jam  (spesimen  3) dengan  nilai  17,272  Joule.  Sedangkan  spesimen pembanding, yaitu resin tanpa penguat serat dengan nilai energi yang terserap 11,76 Joule.
Gambar 7 menunjukkan bahwa spesimen yang telah diuji  impak  ini  telah  terjadi  patah  getas,  baik  untuk spesimen  dengan  penguat  serat  yang  telah  dilakukan perendaman  dengan  alkali  maupun  spesimen  tanpa penguat  serat.  Sifat  getas  spesimen  banyak  didominasi oleh sifat getas yang dimiliki oleh resin polyester [3].
Gambar 6. Grafik energi terserap
Gambar 7. Spesimen Komposit

## 4.   Kesimpulan
Dalam  penelitian  ini,  dari  tiga  spesimen  dengan variasi  waktu  perendaman,  yaitu  spesimen  1  (1  jam) dengan  energi terserap sebesar 26,872 Joule dan harga impak  sebesar  0,5374  Joule/ mm 2 ,  spesimen  2  (2  jam) dengan  energi  terserap  sebesar  24,622  Joule  dan harga impak  sebesar  0,4924  Joule/ mm 2, spesimen  3  (3jam) dengan  energi  terserap  sebesar  17,272  Joule  dan harga impak sebesar 0,3454 Joule/ mm 2 . Sedangkan spesimen tanpa  serat,  energi  terserap  sebesar  11,76  Joule  dan harga impak sebesar 0,2352 Joule/ mm 2 .
Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy (JAMERE) Vol. 1 No. 2, Agustus 2021. 42-45
Semakin  lama  perendaman  serat  ampas  tebu kedalam  larutan  alkali  maka  energi  terserap  semakin kecil. Selain itu, resin dengan penguat serat yang sudah melalui  perendaman  alkali  mendapatkan  nilai  impak yang  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  resin  tanpa menggunakan penguat serat.

## Daftar Rujukan
[1] L. Hartanto, “Study Perlakuan Alkali dan Fraksi Volume
Serat Terhadap Kekuatan Bending, Tarik, dan Impak Komposit Berpenguat Serat Rami Bermatrik Polyester
BQTN 157,” Surakarta, 2009.
[2] H. Yudo and S. Jatmiko, “Analisa Teknis Kekuatan Mekanis Material Komposit Berpenguat Serat Ampas Tebu (Baggase) ditinjau dari Kekuatan Tarik dan Impak,” Kapal: Jurnal Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Kelautan , vol. 5, no. 2, pp. 95–101, 2008, doi: 10.14710/KPL.V5I2.3197. [3] Y. Hermawan and R. Sidartawan, “Analisa Sifat Mekanis
Biokomposit Laminat Serat Tebu-Polyester,” 2016. Accessed: Jul. 07, 2021. [Online]. Available: https://publikasi.polije.ac.id/index.php/prosiding/article/vie w/190
[4] ASTM D5942-96, “Test Method for Determination of Charpy Impact Strength (Withdrawn 1998).” ASTM International, Jan. 01, 1996. Accessed: Jul. 07, 2021.
[Online]. Available:
https://www.astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/ E92-82R03.htm [5] A. Hassan, M. R. M. Isa, Z. A. M. Ishak, N. A. Ishak, N. A. Rahman, and F. M. Salleh, “Characterization of sodium hydroxide-treated kenaf fibres for biodegradable composite application,” High Performance Polymers , vol. 30, no. 8, 2018, doi: 10.1177/0954008318784997.
[6] B. F. Yousif, A. Shalwan, C. W. Chin, and K. C. Ming, “Flexural properties of treated and untreated kenaf/epoxy composites,” Materials and Design , vol. 40, pp. 378–385, 2012, doi: 10.1016/j.matdes.2012.04.017. [7] H. Abral et al. , “Alkali Treatment of Screw Pine (Pandanus Odoratissimus) Fibers and Its Effect on Unsaturated Polyester Composites,” Polymer-Plastics Technology and Engineering , vol. 51, no. 1, Jan. 2012, doi: 10.1080/03602559.2011.593090.