## PENGARUH VARIASI ARAH DAN MASSA SERAT TKKS TERHADAP KEKUATAN MATERIAL KOMPOSIT TERMOSET
Rendy 1 dan Syahrizal 1
1 Program Studi Teknik Mesin Produksi dan Perawatan, Politekinik Negeri Bengkalis
E-mail:Randypareo@gmail.com
Abstrak-- Tandan  kosong  kelapa  sawit  (TKKS)  merupakan  limbah  padat  industri,  Tandan  Kosong  Kelapa Sawit yang dewasa ini hanya dibuang  atau dibakar sehingga menimbulkan pencemaran lingkungan. Salah satu usaha dalam mengatasi hal tersebut adalah memanfaatkannya untuk pembuatan material baru.Pada penelitian ini Variasi arah serat yang digunakan yaitu 0 ,30 ,45 60 dan 90 dengan variasi massa serat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu  5%, 10%  dan 15% serat Tandan Kosong Kelapa Sawit. Dari hasil pengolahan data material komposit serat TKKS Harga impak (HI) terbesar terdapat pada spesimen arah 0 dengan persentase serat TKKS 15%  sebesar  0,330  J/mm 2 dan  Harga  impak  (HI)  terkecil  terdapat  pada  spesimen  arah  90°  dengan  persentase serat TKKS 5% sebesar 0,075 J/mm 2 dengan bentuk patahan Getas.
Katakunci: SeratTandan Kosong Kelapa Sawit , Uji Impak Komposit, Metode Eksperimen.
Abstract-- Oil  palm  empty  bunches  (TKKS)  are  industrial  solid  waste,  oil  palm  empty  bunches which are currently only thrown away or burned, causing environmental pollution. One of the efforts to overcome this problem is to use it for the manufacture of new materials. In this study, the variations in the  direction  of  the  fibers  used  were  0  °,  30  °,  45  °  60  °  and  90  °  with  variations  in  the  mass  of  the fibers  used  in  this  study,  namely  5%,  10%  and  15%  of  the  Empty  Oil  Palm  Fruit  Bunch.  From  the results of data processing on OPEFB fiber composite material, the highest impact price (HI) was found in  the  0  °  direction  specimens  with  a  percentage  of  15%  OPEFB  fibers  of  0.330  J  /  mm2  and  the smallest  impact  price  (HI)  was  found  in  90  °  direction  specimens  with  a  percentage  of  5%  OPEFB fibers. amountiith the Getas fault form.
Keywords: Oil Palm Empty Bunches Fiber, Composite Impact Test, Experimental 1. PENDAHULUAN
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan  limbah  padat  industri  minyak  kelapa sawit  yang  dewasa  ini  hanya  dibuang  di  tempat, atau dibakar sehingga menimbulkan pencemaran lingkungan.  Salah  satu  usaha  dalam  mengatasi hal  tersebut  adalah  memanfaatkannya  dengan dikonversi  menjadi  Bioenergi  [1]  atau  untuk pembuatan material baru [2,3].
Selain  itu  penggunaan  serat  alami    dari  serat tandan  kosong  kelapa  sawit  memiliki  alasan  lain yaitu,  Indonesia    dan  Malaysia  merupakan penghasil  perkebunan  kelapa  sawit  terbesar  di dunia  [4],  menurut  Badan  Pusat  Statistik  (BPS) memperkirakan  luas  perkebunan  kelapa  sawit  di Riau  Tahun  2019  adalah  2.8  juta  hektar. Berdasarkan  nilai  tersebut  yang  dapat  diketahui bahwa  limbah  yang  dihasilkan  perkebunan  atau industri cukup besar [5].
Dengan  banyaknya  tandan  kosong  kelapa sawit  di  Riau menjadikan  satu  permasalahan yang  belum  terselesaikan  dengan  baik  hingga sekarang, Dan selama ini hanya dianggap limbah oleh  pabrik-pabrik  pengolahan  minyak  kelapa sawit  yang  ada  di  Riau.  Dengan  demikian diperlukan  adanya  penanganan  alternatif  yang kreatif  dan  inovatif  untuk  menjadikan  limbah TKKS  dapat  dikembalikan  ke  alam  secara  aman
atau  mengolahnya  kembali menjadi  produk  yang berdaya guna.
Komposit adalah suatu material yang terbentuk  dari  kombinasi  dua  atau  lebih  material pembentuknya  melalui  campuran  yang  tidak homogen,  dimana  sifat  mekanik  dari  masing- masing material pembentuknya berbeda [6], yang mana  masing  masing  material  tersebut  akan berfungsi  sebagai  matriks  dan  sebagai  penguat [7].  Dari  campuran  tersebut  akan  dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan  karakteristik  yang  berbeda  dari  material pembentuknya.  Bahan  baku  yang  digunakan sebagai material pembentuk disebut serat ( fiber ). Kekuatan  mekanik  komposit  dipengaruhi  oleh  3 faktor  diantaranya  faktor  orientasi  serat,  faktor matrik,  dan  faktor  ikatan  fiber-matrik.Uji  impact adalah pengujian dengan menggunakan pembebanan  yang  cepat  (rapid  loading)  yang tergolong pengujian beban dinamis [8]. Pengujian impak merupakan suatu pengujian yang mengukur  ketahanan  bahan  terhadap  beban kejut.  Inilah  yang  membedakan  pengujian  impak dengan  pengujian  tarik  dan  kekerasan,  dimana pembebanan dilakukan secara perlahan-lahan.
Tujuan dari penelitian ini adalah Mengetahui pengaruh  variasi  arah  dan  massa  serat  TKKS terhadap kekuatan impact pada pengujian impact charphy  Mencari  nilai  uji  impact  terbaik  dari masing  masing  variasi  arah  dan  massa    serat
TKKS pada uji impact charpy, Mengetahui bentuk patahan  pada  specimen  uji  menggunakan  photo makro.  Peneliti  ini  dibatasi  dengan  Penelitian  ini hanya menguji kekuatan impact material komposit  serat  Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit (TKKS)  dengan  bentuk  serat  1  layer/lapisan  dan dipilin  menjadi  diameter  ±1  mm,  Variasi  arah serat  yang  digunakan  yaitu  arah  0°,  arah  30°, arah  45°,  arah  60°  dan  arah  90°  dan  fraksi massa komposisi serat yang digunakan yaitu 5%, 10%  dan  15%  serat  TKKS.Penelitian  ini  hanya melakukan  pengujian  impact  dan  struktur  makro dengan Standar uji impact  menggunakan spesimen ASTM D 5942-96 [8].

## 2.   METODE

## 2.1  Tempat dan waktu pelaksanaan penelitian
Pelaksanaan  penelitian  ini  dilakukan  di laboraturium  Ilmu  Bahan,  Teknik  Mesin  Produksi dan Perawatan-Politeknik Negeri Bengkalis

## 2.2  Alat dan bahan yang digunakan
Adapun alat yang digunakan adalah
1. Mesin uji impak charphy
2. Cetakan komposit
3. Microscope USB 4. Gunting 5. Amplas 6. Timbangan Digital 7. Gelas 8. Pengaduk 9 . APD
Sedangkan  bahan  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah 1.  Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit(TKKS) Pada penelitian yang dilakukan, penguat ( reinforcement )  yang  digunakan  adalah  serat tandan  kosong  kelapa  sawit  [2,  4,  9,  10].  Serat TKKS  yang  digunakan  memiliki  fraksi  massa serat 5%,10% dan 15% serat TKKS. 2.  Resin
Resin  yang  digunakan  pada  pembuatan komposit  ini  adalah  resin epoxy jenis  QBON dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Resin Epoxy 3.  Hardener Hardener  yang  digunakan  berfungsi  sebagai pemicu  dalam  proses  mempercepat  proses pengeringan  pada  komposit.  Katalis  yang digunakan  pada  pembuatan  komposit  ini  adalah Hardener QBON 2.3  Langkah kerja
Adapun  proses  pencetakan  spesimen  uji diantaranya yaitu
1. Persiapan alat dan bahan
2. Menentukan  berat  resin+katalis  100%  untuk kebutuhan 1 cetakan dengan cara menimbang  Menimbang  wadah  tempat  resin dan  katalis,  dalam  hal  ini  saya  gunakan wadah  bekas  aqua  gelas  yang  berat  kosong nya 3.5 gram, Kemudian menimbang 20 gram resin  lalu  ditambah  dengan  20  gram  katalis, kemudian  di  aduk  hingga  benar  benar tercampur  rata  sekitar  3  menit  pengadukan, lalu  tuangkan  kedalam  cetakan  specimen hingga  penuh  dan  merata  dan  dikeringkan disuhu  ruang,  dalam  hal  ini  saya  campuran resin  dan  katalis  dengan  takaran  30  gram tersebut kedalam 3 cetakan, hal ini dilakukan agar mendapat nilai rata-rata kebutuhan resin tanpa  serat  disetiap  cetakanlalu  pecahkan gelembung yang timbul akibat udara terperangkap  agar  specimen  benar-benar terisi  oleh  campuran  resin+katalis,  Kemudian sisa  campuran  resin  dan  katalistersebut ditimbang kembali dan dikurangi berat wadah (3.5  gram)  Berat  sisa  resin+katalis  sebesar 18.6  gram  dikurangi  3.5  gram  berat  wadah, didapat  hasilnya  15.1  gram  dari  sisa penuiangan  3  cetakan  Lalu  40  gram resin+katalis dikurangi dengan sisa penuangan  (15.1  gram)  dan  didapatkan hasilnya  24.9  gram  matrik  tenpa  serat  untuk tiga  cetakan  Sehingga  di  butuhan  untuk campuran  resin  dengan  katalis  tanpa  serat disetiap cetakan yaitu sebesar 8,3 gram
3. Setelah  berat  resin+katalis  100%  telah didapat,  selanjutnya  menentukan  besaran nilai persen serat menurut variasi serat, dapat dilihat pada  1.
Tabel 1. nilai persen serat Resin+Katalis 100% Persen Serat Kebutuhan resin+kat alis (50:50) menurut variasi 8,30 gram 5% = 0,415 gram 95%  =  7,885 gram 10% = 0,830 gram 90%  =  7,47 gram 15% = 1.245 garm 85%  =  7,055 gram
4. Selanjutnya  melakukan  penimbangan  resin dan katalis untuk arah 0˚ sebesar 7,855 gram dan  diaduk  hingga  benar-benar  tercampur rata sekitar 3 menit.
5. Kemudian  tuangkan  ke  cetakan  kira-kira setengan cetakan
6. Susun serat 5% yaitu 0,415 gram serat TKKS yang  telah  dipilin  dengan  besaran  diameter serat  setelah  dipilin  menjadi  ±1  mm  menurut arah serat
7. Kemudian tuang kembali sisa campuran resin dengan  katalis  hingga  memenuhi  permukaan cetakan
8. Pecahkan  gelembung  yang  timbul  akibat terperangkan nya udaara didalam cetakan
9. Tunggu  hingga  ±4  jam  agar  benda  kerja mengeras,  kemudian  buka  benda  kerja  dari cetakan
10. Kemudian  lakukan  finishing  di  setiap  sisi permukaan  benda  uji  menggunakan  amplas dan  lakukan  pengukuran  sesuai  ukuran ASTM  yang  digunakan  menggunakan  jangka sorong.
11. Lakukukan  langkah  4-10  untuk  2  cetakan berikutnya,  karna  1  bentuk  benda  kerja terdapat  3  spesimen  yang  serupa,  hal  ini dilakukan  untuk  mendapatkannilai  rata-rata saat pengujian
12. Lakukan  langkah  4-11  terhadap  sampel lainnya yaitu arah 30˚, 45˚, 60˚ dan 90˚.
Gambar 2. Pengukuran panjang dan penampang spesimen
Gambar 3. spesimen jadi
Gambar 4. Penimbangan serat TKKS

## 2.4   Diagram alir penelitian
Gambar 5. Diagram alir penelitian

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Adapun  yang  dibahas  yaitu  rumus  uji  impak Harga  impak  specimen  grafik  dan  poto  makro penampang patahan spesmen uji
3.1  Rumus uji impak metode charphy
(1)
(2) (3) (4)
Dimana  E 1 adalah  Energi  yang  dibutuhkan untuk  mematahkan  spesimen  (kg.m).  dimana  M adalah  Berat  pendulum  (kg)  dimana  g  adalah Percepatan  gravitasi  (m/s 2 ).  Dimana adalah Jarak  lengan  pengayun  (mm).  dimana  β  adalah Sudut  pendulum  setelah  mematahkan specimen (derajat). Dimana HI adalah Harga Impak
(J/mm 2 ).dimana  E total adalah  Energi  total  (Joule). Dimana  A  adalah  Luas    Penampang  Benda  Uji ((mm 2 )

## 3.2  Harga impak spesmen uji
Setelah  melakukan  uji  impak  specimen menggunakan  mesin  uji  impak  jenis  charphy, selanjutnya  melakukan  perhitungan  harga  impak specimen uji menggunakan rumus uji impak. Dan didapatkan  hasil  harga  impak  disetiap  variassi
massa dan serat TKKS seperti pada table 2. dan Gambar grafik 6.
Tabel 2. Harga impak specimen
Gambar 6. grafik spesimen uji
Dari  grafik  diatas  dapat  disimpulkan  bahwa harga impak tertinggi terdapat pada arah serat 0˚ persentase serat 5%, 10%, dan 15 dengan harga impak  0,165  J/mm 2 ,  0,242  J/mm 2 ,    dan  0,330 J/mm 2 .  Hal  ini  dikarenakan  posisi  arah  serat tersebut  yang  m elintang  lurus  sejajar  arah  0˚ yang  berarti  serat  benar-benar  menjadi  penguat matrik,  dan  serat  arah  0˚  mempunyai  panjang yang berbeda dari serat arah lainnya yaitu sekitar 64  mm  mengikut  panjang  dari  spesimen  yang dibuat.
Sedangkan  harga  impak  terendah  terdapat pada  arah  serat  90˚  dengan  harga  impak  serat 5%,  10%  dan  15%  yaitu  0,075  J/mm 2 ,  0,077 J/mm 2 ,  dan  0,090  J/mm 2 .  Hal  ini  terjadi  karena posisi arah serat 90˚ itu sendiri yang sama sekali tidak  putus  atau  tidak  mengenai  serat  saat bandul  alat  uji  impak  dilakukan  beban  kejut,  jadi bisa  disimpulkan  serat  dengan  arah  90˚  saat dilakukan  pengujian  impak  maka  serat  sama
sekali tidak mengenai bandul hal ini dikarenakan arah  serat  bersejajar  lurus  dengan  arah  takikan atau arah pukulan bandul.
Dari nilai harga  impak dari grafik diatas maka dapat disimpulkan bahwa semakin besar persentase massa serat, maka harga impak juga semakin  tinggi.  Dan  dapat  disimpulkan  juga bahwa  serat pada  arah  serat  90˚  terjadinya penurunan  yang  sangat  drastis  yaitu  karena posisi  serat  tersebut  yang  berselurus  dengan arah  takikan  atau  serat  sama  sekali  tidak  putus saat  dilakukan  pemukulan  bandul,  hal  ini membuat turunnya kekuatan impak dari spesimen itu sendiri.
Pada  patahan  penampang  spesimen  uji dilakukan poto makro yang berjuan untuk melihat bentuk  patahan  yang  terjadi  padaspesimen  uji setelah  dilakukan  pengujian  impak.Adapaun spesimen  yang  dilakukan  proses  poto  makro yaitu  harga  impak  spesimen  tertinggi  yaitu  pada spesimen  arah  0 ˚  dengan  persentase  serat sebanyak  15%  dengan  harga  impak  0,330 J/mm 2 .  Adapun  bentuk  patahan  nya  yang  dilihat dari  proses  poto  makro  dapat  dilihat  pada gambar 7.
Gambar  7. Foto makro harga impakspesimen Arah serat 0˚ dengan komposisi serat 15%
Dari gambar poto makro patahan penampang  spesimen  uji  dapat  disimpulkan bahwa  Serat  dengan  arah  0˚  dengan  Fraksi massa  serat  15%  dan    Harga  Impak  (HI)  0,410 J/mm 2 mengalami patah getas ( Brittle Fracture .  Hal  ini  dikarenakan  patahan  memiliki ciri-ciri Terdapat butir-butir halus pada permukaan  spesimen  uji,  Permukaan  dari patahan  spesimen  uji  mengkilap,  Terdapat serabut-serabut kasar pada permukaan patahan.
2.  KESIMPULAN
Arah Serat (˚) Resin+Katalis (%) Serat (%) Harga Impak (J/mm 2 ) 0 95 5 165 90 10 244 85 15 330 30 95 5 092 90 10 123 85 15 139 45 95 5 107 90 10 194 85 15 196 60 95 5 154 90 10 242 85 15 280 90 95 5 075 90 10 077 85 15 090 Tanpa Serat 100% 0 0,040
Matrik Fiber  pull out
1.  Posisi serat yang mendatar dengan spesimen uji maka nilai kekuatan impact nya akan  semakin  tinggi.  Arah  serat  0˚ mempunyai  harga  impak  yang  relatif  tinggi dibandingkan dengan variasi arah 4
spesimen uji yang lainnya. Dapat disimpulkan semakin besar persentasemassa  serat  yang  digunakan maka HI akan semakin meningkat.
2. Harga  Impak  (HI)  tertinggi  terdapat  pada arah  serat  0˚  dengan  persentase  massa serat  sebesar  15%  yaitu  0,330  J/mm 2 ,
Harga impak menengah terdapat pada arah serat  60˚  dengan  persentase  massa  serat 10%  dengan  nilai  0,242  J/mm2,  Harga Impak  terendah  terdapat  pada  arah  serat 90˚  dengan  persentase  massa  serat sebanyak  5%  yaitu  0,075  J/mm2,  Pada Spesimen  arah  90˚  terjadinya  penurunan harga  impak  yang  sangat  drastis  karena serat  tidak  menjadi  penguat  matriks  saat dilakukan pengujian.
3. Bentuk  patahan  yang  terjadi  adalah  patah getas  atau  ( Brittle  Fracture )  Yang  ditandai dengan  adanya  fiber  pull  out  atau  terdapat serabut-serabut  kasar  pada  permukaan patahan  yang  berbentuk  seperti  sikat  dan permukaan  dari  patahan  spesimen  uji mengkilap.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada Bapak  dosen  pembimbing  atas  pada  skema Penelitian  mahasiswa  Tahun  2020,  kemudian Politeknik  Negeri  Bengkalis  atas  dukungannya dalam  ke-ikutsertaan  dalam  kegiatan  ilmiah  ini. Penulis  juga  berterima  kasih  kepada  teman  - teman  Dosen  Program  Studi  Teknik  Mesin Politeknik Negeri Bengkalis atas diskusinya yang bermanfaat.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Wahyu  Hidayat,  Irma  Thya  Rani,  Tri Yulianto,  Indra  Gumay  Febryano,  Dewi Agustina  Iryani,  Udin  Hasanudin,  Sihyun Lee,  Sangdo  Kim,  Jiho  Yoo,  dan  Agus Haryanto  (2020)  Peningkatan  Kualitas  Pelet Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit  melalui Torefaksi  Menggunakan  Reaktor  Counter- Flow  Multi  Baffle  (COMB)  jurnal  Rekayasa Proses Vol. 14 no 2. Pp. 169-181. https://doi.org/10.22146/jrekpros.56817 [2]  Shahruddin  Mahzan,  Muhamad  Fitri  and  M.
Zaleha  (2017)  UV  radiation  effect  towards mechanical  properties  of  Natural  Fibre Reinforced  Composite  material:  A  Review. IOP  Publishing  Ltd.  IOP  Conference  Series:
Materials  Science  and  Engineering,  Volume 165,  Colloquium  of  Advanced  Mechanics
(CAMS2016) 18 –19 December 2016, Johor, Malaysia. UV  radiation  effect  towards mechanical  properties  of  Natural  Fibre Reinforced  Composite  material:  A  Review  - IOPscience
[3]  Muradin., Hasi, M. Teknik Mesin-Universitas Halu  Oleo:  Sifat Mekanis  Biokomposit  Serat Ijuk  dan  Serat  Serabut  Kelapa  Untuk Aplikasi Helm Kendaraan Roda Dua. Hal 75- 80
[4]  Muhamad  Fitri  and  Shahruddin  Mahzan (2016)  The  effect  of  fibre  content,  fibre  size and  alkali  treatment  to  Charpy  impact resistance  of  Oil  Palm  fibre  reinforced composite material. Published under licence by  IOP  Publishing  Ltd.  IOP  Conference Series:  Materials  Science  and  Engineering, Volume 160, International Engineering Research and Innovation  Symposium (IRIS) 24 –25  November  2016,  Melaka,  Malaysia.
The  effect  of  fibre  content,  fibre  size  and alkali treatment to Charpy impact resistance of  Oil  Palm  fibre  reinforced  composite material - IOPscience .
[5]  Lokadata  (2020)  Luas  areal  Kelapa  Sawit menurut  Propinsi,  2019. Luas  Areal  Kelapa Sawit Menurut Provinsi, 2019 (lokadata.id)
[6]  Mulyono, B.T., Yudiono, H. (2018) Kompetensi teknik: Analisa Kekuatan Impak
Pada  Komposit  Serat  Daun  Nanas  untuk Bahan  Dasar  Pembuatan  Helm  SNI.  Hal.1- 8.
[7]  Nurato,  Muhamad  Fitri  dan  Lamar  Anton Manalu  (2019),  Pengaruh  prosentase  serat kelapa  sawit  terhadap  umur  fatik  beban aksial  komposit  matriks  resin.  ROTASI.  Vol. 21 no. 4. Pp. 215-223.
https://doi.org/10.14710/rotasi.21.4.215-223 .
[8] American  Standard  for  testing  and  machine (ASTM) ASTM D 5942-96 (1996).  Standard Test Method for Determining Charpy Impack Strength of Plastic.
[9]  Amrul, H.,  Burmawi. Teknik Mesin-Fakultas Teknologi  Industri-Universitas  Bung  Hatta: Analisa  Kekuatan  Tarik  dan  Impak  Material Komposit Serat TKKS Menggunakan Susunan  Serat  Menyilang  dengan  Epoxy Resin.
[10]  Surya,  I.,  Suhendar.  (2016).  Teknik  Mesin Universitas  Bandar  Lampung:  Sifat Mekanis Komposit  Serat  Acak  Limbah  Sabut  Kelapa Bermatriks Polyester Resin