Analisa Uji Tarik Dan Impak Komposit Epoxy Rami -

## Agave – Karbon dengan Campuran Epoxy -Karet
Silikon (30%, 40%, 50%)

## I Komang Astana Widi, Wayan Sujana, Gerald Pohan, Putu Suwendra Saskara
Teknik Mesin, Institut Teknologi Nasional Malang aswidi@yahoo.com

## ABSTRAK
Dunia  industri  masa  kini  terus  mengembangkan  komposit  guna  memenuhi  berbagai  aplikasi untuk memenuhi kualitas produk-produk lokal dalam negeri menghadapi daya saing produk luar negeri . Komposit polimer bermatriks epoxy berpenguat serat karbon, serat rami dan serat agave telah  dimanfaatkan  secara  luas  dengan  karakteristik  kekuatan  yang  tinggi,  namun  kekurangan dari  komposit  tersebut  adalah  sifat  elastisitas  yang  rendah.  Maka  dari  itu  pada  penelitian  ini penulis menggunakan karet silikon sebagai  salah satu penguat pada komposit bermatriks  epoxy dengan  penguat  serat  karbon  kevlar,  serat  rami  dan  serat  agave  dengan  metode  laminasi. Kekuatan  tarik  tertinggi  ditemukan  pada  spesimen  dengan  30%  dengan  rata-rata  12,5133 Kgf/mm 2 sedangkan  kekuatan  tarik  terendah  terdapat  pada  spesimen  50%  dengan  rata-rata 7,4333  Kgf/mm 2 .  Pada  pengujian  impak  didapat  Harga  impak  tertinggi  pada  spesimen  30% dengan rata-rata 0,0202 joule/mm 2 sedangkan harga impak terendah terdapat pada spesimen 50%  dengan  rata-rata  0,0172  joule/mm 2 .  Penggunaan  karet  silikon  sebagai  penguat  pada komposit menunjukan bahwa kekuatan tarik dan kekuatan impak mengaami penurunan kekuatan dengan  meningkatnya  fraksi  volume  karet  silikon  (30%,  40%,  dan  50%).  Hal  ini  menunjukan bahwa penggunaan karet silikon sebagai penguat pada bahan komposit mempengaruhi kekuatan mekanisnya.
Kata Kunci : Matrik Epoxy, silicon rubber, fraksi volume, stuktur makro

## I. PENDAHULUAN
Perkembangan  material  komposit  dibidaan rekayasa  sangat  pesat,  seiring  dengan  hasil riset  komposit  yang  mampu  bersaing  dengan produk-prosuk  berbahan  logam  hal  itu  karena bahan  komposit  memliki  keuntungan  berupa tahan  terhadap  korosi  rasio  antara  kekuatan dan  densitasnya  cukup  tinggi  (ringan),  murah dan  proses  pembuatanya  mudah    (Gay,  dkk, 2003). Komposit berbahan serat alam merupakan  material  yang  ramah  lingkungan selain  itu  harganya  juga relatif  murah,  mampu meredam  suara,  densitasnya  yang  rendah, jumblah  yang  melimpah  dan  kemampuan mekaniknya  tinggi  (raharjo,  dkk,  2002).  Di indonesia  telah  dikembangkan  berbagai  serat
alami  salah  satunya  serat  rami  dan  agave dengan kekuatan mekanis yang baik (Marsyahyo,  dkk,  2005).  Dalam  penelitian  ini matriks  yang  digunakan  adalah epoxy karena memiliki kekuatan yang baik dan Epoxy dapat diformulasikan  dengan  material  lain  maupun epoxy jenis  lain  untuk  mendapatkan  sifat sesuai  dengan  keinginan  (Anhar  Pulungan Muhamad , 2017). Peneliti menginginkan sifat material komposit yang lebih elastis maka dari itu  peneliti  menggunakan  karet  silikon  yang dicampurkan  dengan epoxy sebagai  salah  atu penguat  selain  penguat  serat  karbon  kevlar, serat  rami  dan  serat  agave,  dengan  variasi campuran  karet  30%,  40%,  dan  50%.  Serat karbon  kevlar  digunakan  karena  sudah  teruji kekuatanya (Septyawan Dwi, 2010). Penelitian
ini  di  lakukan  untuk  mendapatkan  data kemampuan  mekanis  berupa  kekuatan  tarik, impak  dan  mengetahui  hasil  foto  makro  dari seluruh sepesimen

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Gambar 1. Diagram alir penelitian
Bahan  yang  digunakan  matrik epoxy : diperkuat  dengan  25%  serat  karbon  kevlar, 25%  serat  rami,  25%  serat  agave  dan  25% campuran  karet  silikon  dengan epoxy dengan komposisi sebagai berikut :
1. 30% karet silikon dan 70% epoxy
2. 40% karet silikon dan 60% epoxy
3. 50% karet silikon dan 50% epoxy
Dengan  fraksi  volume  80%  penguat  dan  20% matriks
1. Serat  karbon  kevlar  panjang  250  mm  x lebar 200 mm dengan tebal 2 mm.
2. Penguat  karet  silikon  panjang  250  mm  x lebar 200 mm dengan tebal 2 mm.
3. Anyaman  serat  Rami  panjang  250  mm  x lebar 200 mm dengan tebal 2 mm.
4. Anyaman serat Agave panjang 250 mm x lebar 200 mm dengan tebal 2 mm.
Dengan tebal total spesimen 10mm Teknik  yang  digunakan  adalah  metode
manufaktur  : Hand  Lay  Up dalam  pembuatan spesimen yang dibuat.
Pengujian meliputi pengujian tarik ASTM  D638  –  Type  III  dengan  standar spesimen  dan  uji  impak  dengan  standar spesimen ASTM D 256-00.

## IV.   HASIL DAN PEMBAHASAN
Grafik 1. Perbandingan Tensile Straing
Grafik 2. Perbandingan Elongetion
Berdasarkan pada pengamatan pengujian  Tarik    komposit  diketahui  bahwa semakin  banyak  fraksi  volume  karet  silikon sebagai penguat pada komposit  maka semakin menurun kekuatan tariknya.
a. Foto  patahan  specimen  30%  karet silikon.
Gambar 2 . Foto hasil uji tarik spesimen 30% karet silikon
Gambar 3. Foto patahan salah satu specimen 30% karet silicon
Dapat  dilihat  bahwa  specimen  30% mengalami  patah  secara  keseluruhan  serat, akan tetapi pada proses pengujian dimana saat spesimen  ditarik    dikarenakan  tidak  adanya transfer tegangan antar serat yang mengakibatkan  dimana  serat  rami  dan  serat Agave  patah  tidak  pada  posisi  yang  sama
dengan  serat  karbon  kevlar  dan  karet  silikon. Selain  beda  sifat  mekanis  material,  penyebab lainnya  yang  menyebabkan  spesimen  tidak putus  bersamaan  adalah  dikarenakan  metode pelapisan  saat  pembuatan  spesimen  yang menggunakan  metode  laminasi  yang  dimana metode  ini  menumpuk  semua  serat  penguat dan  dipisah  sesuai  dengan  jenis  serat  masing- masing.
b. Foto  patahan  specimen  40%  karet silikon.
Gambar 4. Foto patahan specimen 40% karet
silicon
Gambar 5. Foto patahan salah satu specimen 40% karet silikon
Dapat dilihat pada spesimen 40% hanya 1  spesimen  yang  patah  secara  keseluruhan penguatnya  sedangkan  2  spesimen  yang  lain patah terjadi hanya pada penguat karet silikon, serat rami dan agave untuk serat karbon kevlar tidak terjadi patah.
Pada  gambar  4.4  merupakan  patahan pada  salah  satu  spesimen  yang  tidak  patah pada keseluruhan penguat dikarenakan kondisi ikatan  antar  serat  dan  matrik  yang  lemah apabila  diberi  beban  tarik,  ikatan  antara  serat dan  matrik  mudah  terlepas  atau  mengalami debonding dan mengurangi performa komposit secara  keseluruhan  (Niu.  2001).  Pada  proses pengujian dimana saat spesimen ditarik terjadi ketidakseimbangan beban penarikan dikarenakan  beda  sifat  mekanis  material pennyusunnya.  Selain  beda  sifat  mekanis material,  hal  yang  menyebabkan  hanya penguat  karet  silikon,  serat  rami  dan  agave yang  patah  adalah  dikarenakan  metode laminasi  yang  dimana  metode  laminasi  ini menumpuk semua serat penguat sesuai dengan jenis  serat  penguatnya  masing-masing  metode
tersebut  berdampak  dengan  kurangnya  daya ikat  antar  muka  pada  serat  yang  berbeda (Irianpoo.  2016).  Sehingga  pada  proses  uji tarik  tidak  adanya  transfer  tegangan  antara serat karbon kevlar dengan  serat/penguat  yang yang  lainya.  Dari  spesimen  dengan  campuran karet  30%  dan  40%  dapat  dilihat  lepasnya ikatan  antara  serat  terjadi  pada  penguat  karet silikon.
c. Foto patahan specimen 50% karet silikon.
Gambar 6. Foto patahan specimen 50% karet silikon
Gambar 7. Foto patahan salah satu specimen 50% karet silikon
Dilihat bahwa pada semua pesimen dengan persentase karet 50% serat karbon kevlar tidak terdapat  patahan.  Terjadi debonding pada semua spesimen dengan persentase karet 50%. . Pada  saat  dilakukan  pengujian  dimana  saat spesimen  ditarik  terjadi  ketidakseimbangan beban  penarikan  dikarenakan  beda  kekuatan material  pennyusunnya.  Selain  beda  kekuatan material, penyebab lainnya yang menyebabkan spesimen  setengah  patah  adalah  dikarenakan metode  pelapisan  saat  pembuatan  spesimen yang  menggunakan  metode  laminasi  yang dimana metode laminasi ini menumpuk semua serat  penguat  dan  dipisah  sesuai  dengan  jenis serat masing-masing. Irianpoo (2016). Sehingga  saat  ditarik  serat  yang  mengalami patah terlebih dahulu adalah serat atau penguat yang  paling  lemah  yaitu  serat  rami  dan  serat agave.  Komponen  penguat  yang  tidak  patah saat pengujian tarik adalah serat karbon Kevlar hal  ini  hampir  sama  dengan  spsimen persentase  karet  40%  akan  tetaapi  pada spesimen dengan persentse karet 40% terdapat 1  spesimen  yang  mengaalami  patah  pada semua penguatnya.
Grafik 3. Perbandingan Energi
Grafik 4. Perbandingan HI
Berdasarkan  pada  pengamatan  pengujian impak    komposit  diketahui  bahwa  semakin banyak  fraksi  volume  karet  silikon  sebagai penguat pada komposit maka semakin menurun kekuatan tariknya.
a. Foto patahan spesimen 30% karet silikon.
Gambar 8. Foto patahan specimen 30% karet
silikon
Gambar 9. Foto patahan salah satu specimen
30% karet silicon
b. Foto patahan specimen 40% karet silikon.
Gambar 10. Foto patahan specimen 40% karet
silikon Gambar 11 . Foto patahan salah satu specimen 30% karet silikon c. Foto  patahan  specimen  50%  karet silikon.
Gambar 12. Foto patahan specimen 50% karet silicon
Gambar 13. Foto patahan salah satu specimen
50% karet silikon
Dapat  dilihat  pada  semua  spesimen  uji impak terdapat debonding atau lepasnya ikatan antar  serat  dan  matriks  (Niu.  2001).  Serat karbon  kevlar  lepas  dengan  karet  silikon namun  karet  silikon  masih  menempel  dengan serat rami dan agave. Terlepasnya antara  serat karbon  kevlar  dengan  karet  silikon  dan penguat  lainya  dapat  terjadi  karena  karet silikon berbentuk lempengan sehingga matriks epoxy yang  berfungsi  sebagai  pengikat  tidak menempel  dengan  baik  dengan  serat  karbon, berbeda  dengan  serat  rami  dan  agave  karet silikon  sebagai  penguat  menempel  dengan baik. Dari berbagai hal tersebut, bisa dikatakan
bahwa  lepasnya  ikatan  antara  serat  karbon kevlar degan penguat karet silikon dikarenakan menggunakan  metode  laminasi  yang  dimana metode  laminasi  ini  menumpuk  semua  serat penguat  sesuai  dengan  jenis  serat  penguatnya masing-masing yang mengakibatkan lemahnya ikatan antar serat (Irianpoo. 2016).
Selain  lepasnya  ikatan  antara  serat karbon  kevlar  dengan  karet  silikon  dapat dilihat  juga  pada  spesimen  30%  pada  penguat karet silikon, serat rami dan agave terjadi patah getas sedangkan pada spesimen 40% dan 50% terjadi  patah  berserat,  hal  tersebut  terjadi karena  pengaruh  dari  persentase  pengunaaan karet  silikon  pada  spesimen  tersebut,  semakin bertambahnya pesentase karet  yang digunakan semakin ulet pula spesimen tersebut.  Sifat ulet tersebut  ditandai  dengan  adanya  pelepasan ikatan antara  matrik dan serat  yang diteruskan dengan  adanya  pemunculan  ujung  serat  yang patah  pada  permukaan  patah  (Arthur  Dkk. 2013).

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Kekuatan tarik ( Tensile Strength ) dan regangan ( Elongation )  komposit  semakin  menurun seiring  dengan  bertambahnya  fraksi  volume karet  silikon  sebagai  penguat.  Sama  halnya dengan  kekuatan  tarik  kekuatan impak komposit  semakin  menurun  seiring  dengan bertambahnya  fraksi  volume  karet  silikon sebagai  penguat.  Pada  spesimen  uji  tarik  dan uji  impak  terdapat  debonding  karena  karet silikon  tidak  dapat  menempel  dengan  baik pada serat dan karena  itu tidak terjadi transfer tegangan antar serat. Hal tersebut menunjukkan bahwa penambahan karet silikon mengakibatkan  penurunan  kekuatan  mekanis dan karet silikon tidak  menempel dengan  baik dengan serat.
Saran Pastikanlah dengan baik fraksi volume  setiap  campuran  matriks epoxy maupun  karet  silikon  dengan hardener untuk mengurangi  resiko  terjadinya  perbedaan  lama waktu  pengeringan,  bahkan  resiko  tidak keringnya matriks sesuai rencana.

## REFERENSI
Irianpoo, 2016. Material Komposit. https://irianpoo.blogspot.com/2016/01/ material-komposit.html.  Diakses  tanggal 13 Januari 2020 Gay.  2003. Composite  Material,  Desaign  and Applications, Boca Raton: CRC Press.
Jones,  R.  M.  1975.  Mechanis  Of  Composite
Materials, Hemisphere Publishing Co.,New York. Marsyahyo,  E.,  Soekrisno,  R.,  Jamasri  and Rochardjo, H.S.B. 2005. Penelitian Awal
Pengaruh  Perlakuan  Alkali  terhadap Kekuatan  Tarik  dan  Model  Perpatahan
Serat Tunggal Ramie (Boehmeria Nivea), Prosiding SMNP, Yogyakarta Matthews, F.L. & Rawlings, R.D. (1999).Composite Materials: Engineering andScience.  Boca  Raton:  CRC  Press. ISBN0-8493-0621-3 Muhammad Anhar. 2017. Analisis Kemampuan  Rompi  Anti  Peluru  Yang Terbuat Dari Komposit Hgm - Epoxy Dan Serat  Karbon  Dalam  Menyerap  Energi Akibat  Impak  Peluru . Institut  Teknologi Sepuluh Nopember. Niu,  H.  D.  And  Wu,  Z.,  S.  2001. Interfacial debonding  mechanism  influenced  by flexural  cracks  in  FRP-strenghthened beams, Jurnal Structural Engineering. Raharjo  dkk.  2002. Aplikasi  Fuzzy  Analytical hierarchy Process dalam Seleksi Karyawan . Jurnal Teknik Industri. Vol 4, no. 2 halaman 82-92 Septyawan  Dwi.  2010.  Kevlar  Komposit. http://dwi-septyawan.blogspot.com/
2010/01/kevlar-composite.html,  diakses tanggal 18 oktober 2019.
Sujana  Wyn  dan  Astana  Widi  I  Km.  2013. Pemanfaatan  Silicon  Rubber  Untuk Meningkatkan Ketangguhan Produk Otomotif  Buatan  Lokal. Jurnal  Energi dan Manufaktur Vol.6, No.(1): 1-94.