## Variasi Waktu Pengasapan Pada Bahan Komposit Serat Sabut Kelapa Terhadap Kekuatan Tarik
La Ode Asman Muriman 1) , Afdal Syarif 2) , Dedy Ashari 3) , Aminur 4 , Hasfandi 5)
1,2,3,5 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Dayanu Ikhsanuddin, Baubau, Indonesia
4 Jurusan Teknik Mesin, Universitas Halu Oleo, Kendari, Indonesia
Corresponding Author: Afdal@unidayan.ac.id
Article Info

## Abstrak
Available online August 31, 2023
Penggunaan serat tumbuhan sebagai bahan komposit telah banyak dilakukan, namun  belum optimal  sehingga  perlu  dilakukan  penelitian  lanjut  untuk  menentukan  parameter penyusunnya.  Selain  murah  dan  mudah  ditemukan,  penggunaan  serat  sabut  kelapa  juga dapat mengurangi pencemaran lingkungan yang dihasilkan dari limbah pohon kelapa. Tujuan penelitian  ini  untuk  mengetahui  kekuatan  tarik  komposit  serat  sabut  kelapa  dengan  variasi waktu  pengasapan.  Serat  sabut  kelapa  yang  telah  melalui  proses  pengasapan  selanjutnya dibuat  menjadi  komposit  yang  kemudian  akan  dilakukan  uji  mekanik.  Dari  hasil  proses pengasapan diperoleh nilai kadar air pada serat mengalami penurunan rata-rata sebesar 7% per jam. Pada waktu pengasapan 3 jam, nilai kadar air sebesar 11,2%, sedangkan saat 5 jam waktu  pengasapan,  kadar  air  pada  serat  berada  di  angka  9,7%.  Nilai  elastisitas  pada  bahan komposit  sebesar  379,1  N/mm 2 untuk  bahan  serat  yang  mengalami  pengasapan  selama  3 jam, nilai tersebut naik menjadi 532,1 N/mm 2 pada kondisi waktu pengasapan selama 4 jam. Terjadi  kenaikan  nilai  elastisitas  bahan  komposit  sebesar  40,3%  antara  kondisi  serat  yang mengalami  pengasapan  selama  3  jam  dengan  serat  yang  mengalami  pengasapan  selama  4 jam.
Kata kunci : Komposit, pengasapan, serat sabut kelapa, tarik

## Abstract
Plant fibers used as composite materials have been carried out a lot, but they are not optimal so  further  research  is  needed  to  determine  the  parameters  for  making  composites.  Besides being cheap and easy to find, the use of coconut fiber can also reduce environmental pollution resulting  from  coconut  tree  waste.  The  purpose  of  this  study  was  to  determine  the  tensile strength of coco fiber composite materials with variations in fumigation. Coco fiber which has previously  been  smoked  will  be  made  into  composites  which  will  later  be  subjected  to mechanical test. From the results of the smoke, it was obtained that the water content in the coco  fiber  decreased  by  an  average  of  7%  per  hour.  At  3  hours  of  smoking  time,  the  water content value was 11.2%, while at 5 hours of smoking time, the water content in the fiber was at  9.7%.  The  elasticity  value  for  the  composite  material  was  379.1  N/mm2  for  the  fiber material which was smoked for 3 hours, this value increased to 532.1  N/mm2 for 4 hours of smoked.  There  was  an  increase  in  the  elasticity  value  of  the  composite  material  by  40.3% between  the  condition  of  the  fiber  which  was  smoked  for  3  hours  and  the  fiber  which  was smoked for 4 hours.
Keywords : Composite, fumigation, coconut fiber, tensile
.
1. Pendahuluan
Kelapa  merupakan  jenis  tanaman  yang memiliki banyak kegunaan, sebagian besar bagian dari  pohon  kelapa  dapat  dimanfaatkan.  Sabut kelapa  adalah  salah  satu  bagian  yang  dapat
dimanfaatkan  karena  mengandung  serat  yang dapat  menjadi  pengganti  serat  alami  dalam produksi  bahan  sintetis.  Jenis  sabut  kelapa  mulai banyak  digunakan  sebagai  serat  dalam  bahan pembuatan  komposit  karena  selain  murah  dan

## ENTHALPY: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
mudah  ditemukan,  juga  dapat  mengurangi pencemaran lingkungan dari limbah pohon kelapa.
Pemanfaatan  serat  sabut  kelapa  sudah banyak  dikembangkan  antara  lain  untuk  bantalan kursi  mobil  mewah,  bantalan  kasur,  isian  pada lembaran  asbes,  dan  lain-lain.  Penggunaan  serat sabut  sebagai  pengganti  bahan  komposit  masih belum optimal sehingga perlu dilakukan penelitian dan  pengujian  untuk  menentukan  parameter pembuatannya [1]. Pemilihan serat juga mempengaruhi ketangguhan dari material komposit [2].
Bahan  komposit  adalah  kombinasi  dari  dua atau lebih bahan yang terikat secara makroskopik [3] . Umumnya,  komposit  diperkuat  dengan  serat atau partikel. Komposit yang diperkuat serat telah banyak digunakan sebagai bahan untuk membuat rompi  anti  peluru,  peralatan  olahraga,  dan  juga sebagai  dinding  untuk  kendaraan  darat,  laut  dan udara [1]. Kekuatan komposit penguat serat lebih tinggi jika dibandingkan dengan komposit penguat partikel. Komposit serat terdiri dari serat penguat yang  dapat  berupa  serat  panjang  atau  serat pendek dan pengikat matriks biasanya menggunakan bahan polimer (resin). Matriks juga digunakan untuk mentransmisikan dan mendistribusikan  gaya  dari  satu  serat  ke  serat lainnya,  untuk  melindungi  serat,  dan  mengisi volume [4]; [5].
Ketika  berbicara  tentang  material  komposit yang memiliki banyak kegunaan, maka perlu untuk meneliti  material  komposit  yang  menggunakan sabut.  Pengaru  waktu  pengasapan  sabut  kelapa terhadap kekuatan impak sudah pernah dilakukan oleh  Muriman.,  dkk  (2022)  dimana  hasilnya menunjukkan  bahwa  semakin  lama  waktu pengasapan maka harga impak semakin menurun [6]. Penelitian ini menvariasikan waktu pengasapan  2  jam,  3  jam  dan  4  jam.  Atas  dasar tersebut,  dilakukan  penelitian  pada  bahan komposit  serat  sabut  kelapa  dengan  variasi pengasapan,  kemudian  akan  diuji  sifat  mekanik berupa  pengujian  tarik  pada  bahan  komposit tersebut.  Hal  ini  untuk  mengetahui  pengaruh waktu  pengasapan  pada  bahan  komposit  serat sabut  kelapa  terhadap  kekuatan  tarik  bahan komposit.

## 2. Metode Penelitian
Studi  eksperimental  pada  penelitian  ini menggunakan beberapa variasi waktu pengasapan pada  serat  sabut  kelapa  (tanpa  pengasapan,  3 jam,  4  jam  dan  5  jam)  setinggi  100  cm  yang dilakukan pada oven pengasapan. Lokasi
penelitian  untuk  pembuatan  spesimen  uji  dan pengamatan metalografi dilakukan di Laboratorium  Proses  Produksi  Program  Studi Teknik  Mesin  Universitas  Dayanu  Ikhsanuddin Baubau.  Sedangkan  untuk  lokasi  pengujian  tarik pada spesimen uji dilakukan di Laboratorium Balai Latihan Kerja (BLLK) Makassar.
Fumigasi  (pengasapan)  adalah  suatu  metode pengawetan yang menggabungkan proses pengeringan  dan  penerapan  senyawa  alami dengan  membakar  bahan  bakar  alam.  Asap  yang dihasilkan  oleh  produk  pembakaran  memiliki konsentrasi selulosa, hemiselulosa dan lignin yang tinggi, dan terbakar dengan sedikit oksigen. Ketika ada oksigen yang cukup selama pembakaran, akan dihasilkan  uap,  karbon  dioksida,  dan  abu  tanpa menghasilkan  asap.  Ketika  sejumlah  kecil  oksigen ditambahkan  ke  dalam  proses  pembakaran,  akan dihasilkan  asap  yang  mengandung  karbon dioksida, alkohol, dan asam organik lainnya.
Untuk menghitung kadar air pada serat sabut kelapa  yang  dihasilkan  dari  proses  pengasapan, dapat menggunakan persamaan [6]:
𝐾𝐴 = 𝑚 𝑎 − 𝑚 𝑖 𝑚 𝑎 𝑥 100%                                         (1)
Dimana:
KA  = Kadar air (%) ma  = Massa awal serat (kg) mi  = Massa akhir serat (kg)
Gambar 1. Oven pengasapan
Setelah  itu,  serat  yang  telah  mengalami perlakuan  dengan  beberapa  variasi  waktu pengasapan akan dilanjutkan ke tahap pembuatan komposit  dengan  menggunakan  lembaran  kaca persegi dengan ukuran 300mm x 300 mm dengan penguat  resin  dan  katalis.  Selanjutnya  bahan komposit  tersebut  melewati  proses  pengeringan selama  8  jam,  kemudian  hasil  komposit  tersebut
dipotong sesuai dimensi spesimen pengujian tarik masing-masing  2  sampel  untuk  setiap  perlakuan serat dan diberi label untuk setiap sampel uji.
Pengujian  tarik  dilakukan  untuk  menentukan beban  tarik  maksimum  yang  dapat  ditahan  oleh spesimen  uji.  Spesimen  uji  tarik  dibuat  sesuai dengan standar ASTM D638.
Gambar 2. Geometri spesimen pengujian tarik ASTM D638 [7]
Gambar 3. Spesimen pengujian tarik
Gambar 4. Mesin pengujian tarik
Dalam  pengujiannya,  spesimen  uji  ditarik sampai  putus.  Biasanya  yang  menjadi  fokus perhatian  adalah  kemampuan  maksimum  dari spesimen  uji  tersebut  dalam  menahan  beban. Kemampuan  ini  umumnya  disebut Ultimate Tensile  Strenght (UTS)  atau  tegangan  tarik maksimum.  Pada  pengujian  tarik,  serat  berperan sebagai  penghambat  munculnya  retakan  dan dapat  memanjang  [8].  Penelitian  lain  terhadap bahan komposit serat aren-poliester menunjukkan
hasil  pengujian  tarik  dengan  variasi  fraksi volume menghasilkan trend grafik yang naik [9].
Gambar 5. Grafik hubungan kekuatan tarik dengan penambahan fraksi volume serat [10].
Persamaan  yang  digunakan  dalam  pengujian tarik mengikuti aturan hukum Hooke yaitu sebagai berikut [4]:
𝜎 = F A (2)
Dimana:
= Tegangan tarik maksimum (MPa) F = Gaya maksimum (N) A = Luas penampang awal (mm 2 ) 𝜀 = ∆l 𝐿 0 (3) 𝛦 = σ ε (4)
Dimana:
ε = Regangan Δl = Perbedaan panjang komposit (mm) L 0 = Panjang awal bahan komposit (mm)
Ε = Modulus elastisitas (N/mm 2 )

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pengujian  tarik  pada  penelitian  ini  dilakukan untuk  mengetahui  kekuatan  tarik,  regangan,  dan modulus  elastisitas  pada  bahan  komposit  serat sabut  kelapa  terhadap  waktu  pengasapan  dari serat,  sehingga  diketahui  kelayakan  serat  sabut kelapa  sebagai  bahan  penguat  pada  komposit. Kekuatan  tarik  suatu  bahan  didefinisikan  sebagai besarnya beban maksimum (F maks ) yang digunakan untuk  memutuskan  spesimen  [11].  Hubungan antara gaya tarik dan pertambahan panjang dapat dilihat  pada  Gambar  6  yang  memperlihatkan hubungan antara tegangan dan regangan.
Gambar 6. Grafik tegangan-regangan [12]; [13].
Proses pengasapan pada serat sabut kelapa dilakukan dengan beberapa variasi waktu (3 jam, 4 jam,  dan  5  jam)  menggunakan  oven  dengan ketinggian  100  cm.  Hasil  proses  pengasapan tersebut  dapat  dilihat  pada  Tabel  1  sebagai berikut:

## Tabel 1. Hasil pengasapan serat sabut kelapa
Waktu Pengasapan Massa Awal (gr) Massa Akhir (gr) Kadar Air (%) 3 jam 112 99,5 11,2 4 jam 112 100,4 10,4 5 jam 112 101,2 9,7
Pada Tabel  1 menunjukkan  hasil  pengasapan pada serat sabut kelapa. Pada proses pengasapan selama  3  jam,  kadar  air  pada  serat  sabut  kelapa menunjukkan angka 11,2%, nilai tersebut semakin menurun  seiring  dengan  penambahan  waktu pengasapan,  yang  tercatat  di  angka  9,7%  dengan lama  proses  pengasapan  selama  5  jam.  Ada penurunan  nilai  kadar  air  sebesar  1,5%  selama interval waktu 2 jam.
Gambar 7. Grafik nilai tegangan-regangan komposit serat sabut kelapa terhadap variasi waktu pengasapan
Seperti  yang  terlihat  pada  Gambar  7  yang menunjukkan  grafik  hubungan  nilai  tegangan  dan regangan  dari  komposit  serat  sabut  kelapa.  Pada grafik  tersebut,  nilai  tegangan  paling  besar ditunjukkan  oleh  spesimen  dengan  komposisi serat  yang  mengalami  pengasapan  selama  3  jam yaitu sebesar 11,4 N/mm 2 . Hal ini juga diikuti oleh nilai  regangan  dari  spesimen  uji  dengan  waktu pengasapan  selama  3  jam  yang  memiliki  nilai elongasi paling tinggi dibandingkan dengan kondisi variasi  waktu  pengasapan  lainnya  yaitu  sebesar 0,03.  Suatu benda yang ditarik  atau direntangkan maka benda tersebut akan mengalami perubahan bentuk  ( elongation ),  hal  ini  menjelaskan  bahwa ada  hubungan  antara  pertambahan  panjang dengan gaya yang diberikan.
Pada Gambar 7, nilai rata-rata tegangan tarik paling kecil terjadi pada variasi waktu pengasapan selama  4  jam  yaitu  sebesar  10,3  N/mm 2 .  Kondisi ini  juga  terjadi  pada  nilai  regangan  yang berbanding  lurus  dengan  nilai  tegangan  pada kondisi  pengasapan  selama  4  jam  yaitu  sebesar 0,01.  Selanjutnya  pada  kondisi  tanpa  pengasapan dan waktu pengasapan 5 jam, yang menunjukkan nilai  regangan  yang  sama  pada  kedua  perlakuan tersebut  yaitu  sebesar  0,02.  Disini  terlihat  bahwa waktu optimal untuk pengasapan pada serat sabut kelapa  sebagai  pengisi  ( filler )  komposit  adalah selama 3 jam.
Semakin  banyak  bahan  dasar/pengisi  ( filler ), maka semakin kuat suatu matriks yang dihasilkan, dan  bergantung  pada  waktu  tahan  saat pengepresan  dan  suhu  yang  optimal  [11].  Pengisi ( filler )  adalah  elemen  penyusun  komposit  yang digunakan  sebagai  bahan  penguat  serta  bahan utama  dalam  menentukan  sifat-sifat  bahan  dari komposit.  Hal  ini  disebabkan  karena  banyak terdapat fiber  break . Fiber  break terjadi  karena adanya  ikatan  yang  kuat  antara  matriks  dan penguatnya.  Daya  ikat  komposit  ( bonding strength )  mempengaruhi  kekuatan  komposit untuk  menahan  beban  yang  diberikan  [14];  [15]. Daya  ikatan  komposit  akan  mempengaruhi kekuatan  komposit  dalam  menahan  beban  yang diberikan [11].
Pada  penelitian  lain  juga  disebutkan  bahwa komposit  yang  terlalu  panas  akan  mengakibatkan ikatan-ikatan  penyusunnya  menjadi  putus  [11]. Selain  itu,  hal  ini  juga  dapat  disebabkan  karena kurangnya  bahan  pengisi  ( filler )  di  dalamnya, sehingga  tidak  adanya  ikatan  antara  matriks  dan bahan  pengisi  ( filler )  pada  saat  spesimen  putus, serta  adanya  void  yang  mengurangi  kemampuan untuk menerima beban tarik [14].
Gambar 8. Grafik nilai elastisitas terhadap variasi waktu pengasapan
Dari Gambar 8 dapat dilihat bahwa nilai rata- rata  elastisitas  dari  5  (lima)  spesimen  uji  bahan komposit  untuk  setiap  variasi  waktu  pengasapan menunjukkan  trendline  kenaikan  seiring  dengan pertambahan waktu pengasapan pada serat sabut kelapa yang digunakan sebagai bahan dasar ( filler ) pembuatan  komposit.  Pada  kondisi  waktu pengasapan  selama  3  jam,  nilai  elastisitas  pada bahan  komposit  sebesar  379,1  N/mm 2 ,  nilai tersebut  naik  menjadi  532,1  N/mm 2 pada  kondisi waktu pengasapan selama 4 jam. Terjadi kenaikan nilai elastisitas bahan komposit sebesar 40,3% dari waktu  pengasapan  selama  3  jam  menjadi  4  jam waktu pengasapan.

## 4. Kesimpulan
Variasi waktu pengasapan serat sabut kelapa sebagai  bahan  dasar  ( filler )  pembuatan  komposit dilakukan  dengan  beberapa  variasi  perlakuan (tanpa pengasapan, 3 jam, 4 jam, dan 5 jam). Ada penurunan  kadar  air  rata-rata  sebesar  7%  pada interval 1 jam waktu pengasapan dari mulai 3 jam sampai  dengan  5  jam  waktu  pengasapan.  Nilai elastisitas  dari  bahan  komposit  mengalami kenaikan  cukup  tinggi  dari  waktu  pengasapan  3 jam  menjadi  4  jam  waktu  pengasapan,  yaitu  dari yang semula 379,1 N/mm 2 menjadi 532,1 N/mm 2 .

## Daftar Pustaka
[1] G.  G.  and  M.  B.  Nur  Rahman,  "Sifat  Tarik, Bending  dan  Impak  Komposit  Serat  Sabut Kelapa-Polyester  dengan  Variasi  Fraksi Volume," JMPM  (Jurnal  Material  dan Proses  Manufaktur), vol.  3,  no.  1,  pp.  10- 19, Juni 2019.
[2]   H.  Yudiono,  S.  Anis  and  P.  Pramono, "Kekuatan Bending Panel Komposit Lamina Berbasis  Karung  Plastik  Bekas  (Woven Bag)," JTMI (Jurnal Teknik Mesin Indonesia), vol. 13, no. 2, pp. 44-47, 2018.
[3]   A.  Aminur,  S.  Sudarsono,  R.  R.  Sisworo,  P. Aksar,  C.  Y.  Syah  and  W.  O.  N.  Hamundu, "Studi  Sifat  Mekanik  Komposit  Polimer Serat  Bambu  Dengan  Struktur  Berlapis," Sinergi, vol.  21,  no.  1,  pp.  65-73,  Jumat April 2023.
[4]   S.  M.M,  Composite  Material  Handbook, Singapore:  Mc  Graw-Hill,  ,  Mc  Graw-Hill, Singapura, 1984..
[5]   A.  Aminur,  "Teknik  Rekayasa  Material,"  in Pemanfaatan  Serat  Palem  Sebagai  Panel Komposit , Kendari, Literacy Institute, 2021, pp. 1-78.
[6]   A. Afandi, "Analisa  Hasil Performa Pengeringan  Pada  Mesin  Pengasap  Daging Ikan  Dengan  Sistem  Tertutup," JURITEK (Jurnal  Ilmiah  Teknik  Mesin,  Elektro  dan Komputer, vol. 2, no. 1, pp. 47-52, 2022.
[7]   A.  2.  D638,  "Standard  Test  Method  for Tensile  Properties  of Plastics.  Annual  Book of  ASTM  Standards,"  ASTM,  New  York, 2015.
[8]   G. O.  Glória, M. C. A. Teles, F. P. D. Lopes, C.  M.  F.  Vieira,  F.  M.  Margem,  M.  d.  A. Gomes  and  S.  N.  Monteiro  ,  "Tensile strength of polyester composites reinforced with PALF," Journal of Materials Research and Technology, vol. 6, no. 4, pp. 401-405, 2017.
[9]   L. O. A. Muriman, A. Syarif and H. Hasfandi, Pengaruh  Variasi  Pengasapan  Serat  Sabut Kelapa Sebagai Komposit Terhadap Kekuatan Impact, vol. 9, no. 2, pp. 99-104, 2022.
[10]  A. N. A, K. Diharjo and R. W. W, "Pengaruh Perlakuan Alkali terhadap Sifat Tarik Bahan Komposit  Serat  Rami-Polyester," Jurnal Teknik  Mesin, vol.  15,  no.  2,  p.  34 – 38, Oktober 2020.
[11]  R.  Rihayat  and  S.  Suryani,  Material  dan Nanokomposit., Jakarta: Andi, 2022.
[12]  A.  M.  Zainuri,  Kekuatan  Bahan  Kekuatan bahan  (Strength  of  Materials),  F.  S. Suyantoro, Ed., Yogyakarta: Andi, 2008.
[13]  W.  D.  Callister,  Jr.  and  D.  G.  Rethwisch, "Materials  Science  And  Engineering," Willey, United States of America, 2014.
[14]  A.  F.  Sumarji  and  D.  D,  "Pengaruh
Temperatur  dan  Waktu  Tahan  Komposit Serat  Ijuk  Matrik  Polypropylene  Terhadap Sifat  Mekanik  Pada  Proses  Injection
Molding," Jurnal Universitas Negeri Jember, vol. 1, no. 2, pp. 1-5, 2014.
[15]  A.  Aminur  and  R.  Soekrisno,  "Studi  Sifat Fisik  Dan  Mekanik  Komposit  Serat  Daun Palem  (Livistona  Rotundifolia)  Dengan Matriks  Epoxy  Resin,"  Universitas  Gadjah
Mada, Yogyakarta, 2011.