Analisa Karakterisasi Material Produk Slide Piece CVT Berbahan Komposit Berpenguat Serat Nanas dengan Fraksi Volume 10%
Ahmad Dzilfairuz Zaidan 1 , Alfan Ekajati Latief 1 dan Nuha Desi Anggraeni 1,2
1 Teknik Mesin Institut Teknologi Nasional Bandung, Indonesia
2 Doctoral School of Hungarian University of Agriculture and Life Science, Hungarian
1 Jl. PHH. Mustafa No.23 Bandung 40124
2 Páter K. u. 1., Gödöllő, H-2100 Hungary e-mail : adzilfairuz10@gmail.com

## ABSTRAK
Slide  piece  merupakan  salah  satu  komponen  penting  pada  sepeda  motor,  umumnya  bahan  yang  di gunakan untuk slide piece adalah plastik jenis polypropylene . Tujuan penelitian ini mencoba mengganti material plastik dengan komposit, kemudian dilakukan pengujian karakterisasi material pada produk slide piece  CVT    berbahan  komposit  dengan  material  pengikat  polypropylene  high  impact  (PPHI)  dan  serat alam  berfraksi  volume  10%  dengan  mesh  170  sebagai  bahan  penguat.  Metode  karakterisasi  yang dilakukan menggunakan pengujian komposisi kimia, pengujian kekerasan, pengujian keausan, dan analisa struktur mikro. Slide piece yang di karakterisasi adalah slide piece original, imitasi dan komposit. Hasil pengujian  komposisi  kimia,  memperlihatkan  bahwa  slide  piece  imitasi  tidak  memiliki  bahan  ethylene. Berdasarkan  hasil  pengujian  kekerasan,  slide  piece  komposit  memiliki  nilai  112  HRB  atau  84% menyerupai slide piece original. Hasil pengujian keausan pada slide piece komposit, nilainya adalah 7.54 x 10 -6 (g/mm 2 .detik), 1,5 kali lebih besar dari slide piece original, namun 0,75 kali lebih kecil dari slide piece imitasi. Sehingga dapat disimpulkan bahwa slide piece berbahan komposit tersebut nilai kekerasan dan keausannya lebih baik daripada slide piece imitasi.
Kata kunci : Slide Piece, sifat mekanik, komposit, PPHI, Serat alam.

## ABSTRACT
The slide piece is one of the essential components of a motorcycle; generally, the material used for slide pieces  is  polypropylene-type  plastic.  This  study  aimed  to  replace  plastic  material  with  composite,  then tested to characterize the material on CVT slide piece products made from composites with high-impact polypropylene  (PPHI)  as  a  binder  and  natural  fibre  with  a  volume  fraction  of  10%  with  170  mesh  as reinforcement.  The  characterisation  method  was  carried  out  using  chemical  composition  testing, hardness testing, wear testing, and microstructural analysis. The slide pieces that are characterized are original, imitation and composite slide pieces. The results of the chemical composition test show that the imitation  slide  piece  does  not  contain  ethylene.  Based  on  the  hardness  test  results,  the  composite  slide piece has a value of 112 HRB or 84% resembling the original slide piece. The wear test results  on the composite slide piece are 7.54 x 10-6 (g/mm 2 .second), 1.5 times larger than the original slide piece but 0.75 times smaller than the imitation slide piece. So it can be concluded that the slide piece made from composite has a better hardness and wear value than the imitation slide piece.
Keywords : Slide Pieces, Mechanical Properties, composite, PPHI, Natural Fibre .

## 1. Pendahuluan
Perkembangan  teknologi  telah  mengubah  regulasi  pada  dunia  otomotif  dengan  menggunakan komponen-komponen  yang  ramah  lingkungan.  Industri  yang  bergerak  dalam  bidang  otomotif mulai memasarkan suku cadang dengan bentuk dan kualitas yang menyerupai suku cadang asli namun dengan harga yang lebih rendah. Jenis material yang banyak digunakan dalam membuat suku  cadang  ini  adalah  material  komposit,  menggunakan  bahan  dasar  polimer  dengan  serat sintesis  seperti: carbon  fiber ,  dan fiberglass .  Material  komposit  dapat  menggunakan polypropylene  high  impact (PPHI)  sebagai  pengikat  dan  serat  alam  sebagai  bahan  penguat sehingga  material  tersebut  ramah  lingkungan [1]-[3] .  Kajian  mengenai  material  komposit berpenguat serat alam juga telah dilakukan dengan beberapa metode, yaitu: hand lay-up [3]-[5] dan injection  molding [6]-[11] .    Pembuatan  komposit  dengan  menggunakan  metode  injection molding  memberikan  hasil  yang  lebih  baik  dibandingkan  dengan  menggunakan  metode  hand lay-up hal  ini  dapat  dilihat  pada  hasil  perbandingan  porositas  pada  permukaan  spesimen  uji impak selain itu juga hasil pengujian dapat dilihat pada grafik di bawah ini [7] :

## Grafik.1  Komposit Uji Impak
Berdasarkan  pada  hasil  penelitian  tersebut,  diperoleh  hasil  bahwa  komposit  dengan  penguat serat  alam  jenis  serat  nanas  dengan  fraksi  volume  10%  mesh  170    menggunakan injection molding hand press , merupakan komposit dengan nilai kekuatan impak yang sangat baik. hal ini sangat cocok untuk karakteristik sifat mekanik slide piece CVT. Komposit tersebut dipilih untuk diaplikasikan  menjadi  suku  cadang  kendaraan  bermotor,  yaitu slide  piece CVT. Slide  piece sering disebut dengan slider CVT merupakan komponen pelindung yang berada di pulley depan CVT. Proses pembuatan CVT dilakukan berdasarkan perancangan cetakan pada penelitian yang dilakukan oleh Latief et al. (2021) [8]. Komponen ini umumnya berbahan plastik yang memiliki kekuatan impak yang baik berfungsi untuk menahan gerakan dinding dalam agar bisa bergeser saat terkena dorongan roller . Komponen slide piece diperlihatkan pada gambar 1.
Gambar 1. Slide piece pada kendaraan bermotor [12] .
Artikel  ini  membahas  karakterisasi  material  komposit  pada slide  piece CVT  berbahan  PPHI sebagai rolet pengikat dan serat nanas dengan fraksi volume 10% sebagai penguat. Karakterisasi material  dilakukan  dengan  pengujian,  antara  lain  pengujian  tarik,  pengujian  kekerasan, pengujian  impak,  analisa  struktur  mikro  dan  pengujian  lain.  Pengujian  juga  dilakukan  untuk meminimalisir  kerusakan  atau  cacat  yang  mungkin  terjadi  pada  material. Penelitian  ini menggunakan  pengujian  spektrometri fourier  transform  infrared (FTIR)  untuk  menentukan komposisi  kimia  yang  terkandung  dalam  material,  pengujian  kekerasan  dengan  menggunakan uji keras Rockwell untuk menentukan ketahanan material terhadap deformasi plastis, pengujian keausan  dengan  menggunakan  mesin  tipe Unidirectional  Reciprocating  Pin  on  Plate untuk memperlihatkan  jumlah  material  yang  aus  karena  penggunaan  dan  pengujian  menggunakan scanning electron microscopy (SEM) untuk memperlihatkan struktur mikro pada material.
2. Metodologi
Pengujian  dilakukan  pada  tiga  jenis  material slide  piece ,  yaitu:  1) original ; 2)  imitasi;  dan  3) komposit. Slide piece original merupakan slide piece buatan pabrik yang sesuai dengan karakter dibutuhkan  pada  kendaraan  bermotor. Slide  piece imitasi  merupakan  slide  piece  yang  dibuat mengikuti karakter slide piece buatan pabrik. Sedangkan slide piece komposit merupakan slide piece yang dibuat khusus untuk penelitian, yang diperlihatkan pada gambar 2. Ketiga jenis slide piece bentuknya  disesuaikan  dengan  pengujian  yang  dilakukan.  Untuk  mengetahui  karakter slide piece material komposit, maka slide piece original dan imitasi digunakan sebagai acuan.
Metode pengujian karakterisasi mekanik komposit mengikuti urutan berikut:
1. Pengujian pertama menggunakan spektrometri fourier transform infrared (FITR), dengan spesimen  seperti terlihat  pada  gambar  2.  Pengujian  tersebut menggunakan  mesin  FTIR  – Brooker Alpha .
Gambar 2. Permukaan pengujian spektrometri slide piece .
2. Pengujian kekerasan dilakukan pada ketiga jenis slide piece menggunakan spesimen yang diperlihatkan pada gambar 3. Titik 1 merupakan titik pengujian kekerasan untuk slide piece original ,  titik  2  merupakan  titik  pengujian  Alfa  untuk slide  piece imitasi,  untuk  titik pengujian  kekerasan slide  piece komposit  menggunakan  titik  3.  Pengujian  kekerasan dilakukan  menggunakan  mesin  uji  keras Rockwell dengan  indikator  piramida  intan, pembebanan minor 10 kg dan pembebanan mayor 100 kg.
Gambar 3. Titik pengujian kekerasan slide piece
3. Pengujian  keausan  dilakukan  dengan  menggunakan  alat  penguji  keausan  tipe Unidirectional Reciprocating Pin on Plate dengan pengaturan pembebanan 1 kg, kecepatan putaran 800 rpm dalam waktu 60 detik. Alat penguji keausan diperlihatkan pada gambar 4a, spesimen  pengujian  untuk  slide  piece  original,  imitasi,  komposit  secara  berturut-turut terlihat pada 4b, 4c dan 4d.
Gambar 4. Spesimen dan pengujian keausan slide piece .
4. Pengujian scanning  electron  microscopy (SEM)  menggunakan  mesin  yang  diperlihatkan pada gambar 5, dengan perbesaran 1000 kali digunakan untuk melihat struktur mikro pada slide piece . Pengujian ini dilakukan terhadap dua titik pada permukaan yang sama.
1 2 3 a b c d

## Gambar 5. Mesin SEM SU3500
3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Hasil pengujian spektrometri FITR
Spektrum infra  red (IR)  dari  setiap  spesimen  mencerminkan  komposisi  molekul  yang terkandung  dalam  material.  Pada  pengujian  ini,  untuk slide  piece komposit  tidak  dilakukan proses  pengujian  FTIR  karena  sudah  diketahui  material  penyusunnya,  sehingga  yang  perlu dilakukan  pengujian  FTIR  adalah slide  piece  original dan  imitasi,  sehingga  dapat  terlihat hasilnya pada  gambar 6 dan gambar 7 merupakan spektrum infra red (IR) slide piece original dan slide  piece imitasi.  Spektrum  IR  kemudian  dikelompokkan  berdasarkan  bilangan gelombang yang diperlihatkan pada tabel 1.
Gambar 6. Hasil Pengujian Spektrometri FTIR untuk Slide Piece Original
500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2500 3000 3500 4000 4500 1/cm 70 75 80 85 90 95 100 %T 3 4 2 7 .5 1 2 9 2 2 .1 6 2 8 5 6 .5 8 1 6 3 3 .7 1 1 5 4 6 .9 1 1 4 3 5 .0 4 1 3 7 5 .2 5 1 2 4 0 .2 3 1 2 0 7 .4 4 1 1 5 5 .3 6 9 4 7 .0 5 6 3 0 .7 2 5 5 3 .5 7 5 0 5 .3 5 h2
Gambar 7. Hasil Pengujian Spektrometri FTIR untuk Slide Piece Imitasi
Tabel  1. Gugus Fungsi Slide Piece
Bilangan Gelombang (cm -1 ) Original Bilangan Gelombang (cm -1 ) Imitasi 505.35 - 505.35 - 555.50 OH 553.37 -OH 580.57 - 623.01 - 630.72 - 694.37 CH 2 945.12 - 947.05 - 1151.50 C-O 1155.36 C-O 1201.65 - 1207.44 - 1273.02 - 1240.23 - 1371.39 CH 3 1375.25 CH 3 1438.90 CH 3 1435.04 CH 3 1543.05 C=C 1546.91 C=C 1635.64 C=C 1633.71 C=C 2864.29 C-H 2856.58 C-H 2933.73 - 2922.16 - 3074.53 - 3309.85 N-H 3427.51 - 3427.51
N-H 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2500 3000 3500 4000 4500 1/cm 70 75 80 85 90 95 100 %T 3 4 2 7 .5 1 2 9 2 2 .1 6 2 8 5 6 .5 8 1 6 3 3 .7 1 1 5 4 6 .9 1 1 4 3 5 .0 4 1 3 7 5 .2 5 1 2 4 0 .2 3 1 2 0 7 .4 4 1 1 5 5 .3 6 9 4 7 .0 5 6 3 0 .7 2 5 5 3 .5 7 5 0 5 .3 5 h2
Tabel  2. Komposisi Kimia Slide Piece Original Imitasi Propylene Propylene Ethylene - Fenol Fenol Selulosa Selulosa
Hasil  ini  memperlihatkan  komposisi  kimia  pada slide  piece  original dan    imitasi  yang diperlihatkan pada tabel 2. Melalui pengujian spektrometri FITR, diketahui bahwa slide piece original memiliki  komposisi  kimia  yang  terdiri  atas:  propylene,  ethylene,  fenol,  dan  selulosa. Sedangkan  slide  piece  imitasi  memiliki  komposisi:  propylene,  fenol,  dan  selulosa.  Terlihat bahwa perbedaan mendasar komposisi kimia antara slide piece original dan imitasi adalah pada slide piece imitasi tidak mengandung ethylene. Sehingga hal ini bisa dikatakan bahwa terdapat kesamaan  bahan  penyusun  untuk  material slide  piece  original dan  imitasi    didominasi  oleh material polypropylene yang  sama  hal  nya  dengan slide  piece komposit  disusun  dari  matriks polypropylene .

## 3.2. Hasil pengujian kekerasan
Pengujian  kekerasan  menyatakan  ketahanan  suatu  material  terhadap  deformasi  plastis  atau deformasi  permanen  pada  permukaan,  semakin  tahan  material  tersebut  terhadap  deformasi plastis, maka dapat dikatakan material tersebut semakin keras, dengan nilai HRB yang semakin tinggi. Hasil pengujian kekerasan pada slide piece terlihat pada tabel 3, dengan nilai kekerasan slide piece original , slide piece imitasi dan slide piece komposit berturut-turut sebagai berikut: 132 HRB, 95 HRB, dan 112 HRB. Terlihat bahwa nilai kekerasan slide piece komposit lebih tinggi  dibandingkan  dengan slide  piece imitasi,  nilainya  lebih  rendah  20  HRB  dibandingkan dengan slide  piece original,  atau  sekitar  84%  kekerasannya  menyerupai  kekerasan slide piece original .
Tabel  3. Hasil Pengujian Kekerasan Slide Piece No. Beban minor (kg) Beban mayor (kg) Original (HRB) Imitasi (HRB) Komposit (HRB) 1 10 100 128 98 111 2 10 100 136 92 112 3 10 100 132 95 113 Rata-rata 132 95 112

## 3.3. Hasil pengujian keausan
Pengujian keausan dilakukan untuk mengetahui jumlah material yang hilang pada spesimen jika spesimen  diberi  gesekan  dengan  beban  dan  waktu  yang  sama.  Jika  nilai  keausan  spesimen makin  kecil,  maka  jumlah  material  yang  berkurang  dari  spesimen  makin  kecil  juga.  Tabel  4 memperlihatkan hasil pengujian keausan pada slide piece dengan hasil berturut-turut sesuai nilai terkecil yaitu: slide piece original, komposit dan imitasi (4.94 x 10 -6 (g/mm 2 .detik), 7.54 x 10 -6 (g/mm 2 .detik), dan 9.98 x 10 -6 (g/mm 2 .detik)).
Tabel  4. Hasil Pengujian Keausan Slide Piece Jenis Massa Awal (gram) Masa Akhir (gram) Luas Pengausan (mm 2 ) Waktu (detik) Hasil (g/mm 2 .detik) Original 0.36 0.36 64.405 60 4.94 x 10 -6 Imitasi 0.40 0.36 66.755 60 9.98 x 10 -6 Komposit 0.34 0.31 66.276 60 7.54 x 10 -6

## 3.4. Hasil pengujian struktur mikro
Pengujian  dengan  menggunakan  SEM  dilakukan  untuk  mengetahui  struktur  mikro  atau morfologi  sebuah  bahan  hingga  skala  mikro/nano  dan  untuk  mengukur  komposisi  elementer bahan  secara  kuantitatif  ( standardless ).  Menggunakan  perbesaran  1000  kali,  diperoleh  hasil pada gambar 8. Gambar 8a memperlihatkan terdapat rongga pada slide piece komposit, rongga tersebut dapat diakibatkan terjadinya porositas pada slide piece, namun perlu dilakukan analisa lebih  lanjut  untuk  mengetahui  penyebab  terjadinya  rongga  pada  spesimen,  sedangkan  pada gambar 8.b terlihat terdapat ikatan yang baik antara serat alam dan polypropylene .

## Gambar 8. Hasil pengujian SEM
4. Kesimpulan
Pada  pengujian  spektrometri  FITR  pada  spesimen  original  dan  imitasi,  terdapat  perbedaan komposisi kimia pada slide piece . Komposisi spesimen original terdiri dari propylene, ethylene, fenol,  dan  selulosa.  Sedangkan  spesimen  imitasi  hanya  terdiri  dari  propylene,  fenol,  dan selulosa,  hal  ini  dapat  dikatakan  bahwa  bahan  penyusun  slide  piece  komposit  sesuai  dengan slide piece original dan imitasi yakni bahan dasarnya dari polypropylene . Berdasarkan pengujian kekerasan,  nilai  kekerasan  tertinggi  adalah slide  piece  original dengan  nilai  132  HRB.  Slide piece  komposit  nilai  kekerasannya  adalah  112  HRB,  nilai  kekerasan  ini  lebih  baik  dibanding dengan  slide  piece  imitasi  dengan  nilai  kekerasan  95  HRB.  Hal  tersebut  di  sebabkan  masih terdapat beberapa porositas di bagian permukaan slide piece komposit.
Hasil  pengujian  keausan  memperlihatkan  bahwa  nilai  keausan  terkecil  adalah  slide  piece original dengan nilai 4.94 x 10-6 g/mm 2 , diikuti dengan slide piece komposit dengan nilai 7.54 x 10 -6 g/mm 2 . Nilai keausan terbesar adalah slide piece imitasi dengan nilai 9.98 x 10 -6 g/mm 2 . Pengujian  struktur  mikro  pada slide  piece komposit,  memperlihatkan  bahwa  pada slide  piece terdapat rongga yang perlu di analisa lebih mendalam penyebab terjadinya rongga tersebut.
Dari  uraian  di  atas  dapat  disimpulkan  bahwa slide  piece komposit  dapat  digunakan  untuk menggantikan slide piece original karena nilai kekerasan dan keausannya lebih baik dari slide piece imitasi.
5. Daftar Pustaka
[1] M.  Sulaiman,  U.  Islam,  and  R.  Rahmat, “Kajian  Potensi  Pengembangan  Material Komposit  Polimer  dengan  Serat  Alam  Untuk  Produk  Otomotif,” in  Seminar  Nasional Teknik Mesin, 2018.
[2] R.  Rodiawan,  S.  Suhdi,  and  F.  Rosa, “Analisa  Sifat-Sifat  Serat  Alam  Sebagai  Penguat Komposit Ditinjau Dari Kekuatan Mekanik,” Turbo : Jurnal Program Studi Teknik Mesin, 2017, doi: 10.24127/trb.v5i1.117.
a b 50 µm 50 µm
[3] A. E. Latief, N. D. Anggraeni, and D. Hernady, “ Karakterisasi Mekanik Komposit Matriks Polipropilena High Impact Dengan Serat Alam Acak Dengan Metode Hand Lay Up Untuk Komponen Automotive,” Jurnal Rekayasa Hijau, 2020, doi: 10.26760/jrh.v3i3.3434.
[4] M.  Azissyukhron,  S.  Hidayat,  and  K.  Kunci,  “ Perbandingan  Kekuatan  Material  Hasil Metode  Hand  Lay-up  dan  Metode  Vacuum  Bag  Pada  Material  Sandwich  Composite,” Prosiding Industrial Research Workshop and National Seminar, 2018.
[5] C. M. Meenakshi and A. Krishnamoorthy, “Preparation and mechanical characterization of  flax  and  glass  fiber  reinforced  polyester  hybrid  composite  laminate  by  hand  lay-up method,” Mater  Today  Proc,  vol.  5,  no.  13,  Part  3,  pp.  26934–26940,  2018,  doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.08.181.
[6] A.  E.  Latief,  N.  D.  Anggraeni,  and  W.  Rhamdani, “Proses  Pembuatan  Mesin  Injection Molding Hand-Press untuk Plastik Komposit,” Jurnal Sistem Mekanik dan Termal, vol. 02, pp. 94–98, 2020, doi: https://doi.org/10.25077/metal.4.2.94-98.2020.
[7] M.  Y.  Firdaus  and  E.  Latief, “Pengujian  Karakterisasi  Material  Komposit  Berpenguat Serat Alam Fraksi Volume 10 % Menggunakan Metode Injection Molding,” in Reakyasa dan Aplikasi Teknik Mesin di Industri, 2020, pp. 13–22.
[8] A. E. Latief, L. Darusman, W. P. Fahla, A. D. Zaidan, and N. D. Anggraeni, “Perancangan Cetakan  Injection  Molding  Hand  Press  Untuk  Produk  Slide  Piece  CVT  Menggunakan FEM,” vol.  5,  no.  2,  pp.  105–113,  2021,  doi:  https://doi.org/10.25077/metal.5.2.105- 113.2021.
[9] Mardiyati, “Sifat Tarik Dan Sifat Impak Komposit Polipropilena High Impact Berpenguat Serat Rami Acak Yang Dibuat Dengan Metode Injection Molding, ” ITB Journal Publisher, ISSN:0852-6095, vol. 26, no. 1, pp. 8–16, 2017.
[10] N.  Srahputri  et  al.,  “ Sifat  Tarik  Dan  Sifat  Impak  Komposit  Polipropilena  High  Impact Berpenguat  Serat  Rami  Acak  Yang  Dibuat  Dengan Metode Injection Molding,” MESIN, 2017, doi: 10.5614/mesin.2017.26.1.2.
[11] N.  D.  Anggraeni  et  al.,  “ Analisis  Bending  pada  Komposit  PPHI  (  Polypropylene  High Impact ) Berpenguat Serat Nanas dengan Fraksi Volume 20 % yang Dibuat Menggunakan Injection Molding,” 2020, pp. 8–12.
[12] PT. Astra Honda Motor, “Kickstarter/drive pulley/driven pulley/clucth,” in Buku Pedoman Reparasi Beat, pp. 1–23.