Analisis Pengaruh Variasi Fraksi Volume Terhadap .....

## ANALISIS PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME TERHADAP KEKUATAN TARIK BAHAN KOMPOSIT POLIESTER DENGAN FILLER ALAMI SERABUT KELAPA MERAH

## Alwiyah Nurhayati
Abstrak Serabut kelapa (cocofiber) adalah satu serat alam yang me - miliki prospek yang cukup baik, dimana pengolahannya masih belum banyak dilakukan atau ditangani dengan baik, sehingga tidak dimanfaatkan secara optimal. Serabut kelapa yang dikom- binasikan  dengan  resin  poliester  sebagai  matriks  akan  dapat menghasilkan  komposit  alternatif  untuk  aplikasi  struktural. Preparasi  spesimen  awal  meliputi  pemotongan  serat  kelapa sepanjang 2 cm, pencampuran poliester dan serabut kelapa den- gan variasi fraksi volume serabut kelapa 1%, 2% dan 3%, dan pencetakan spesimen sesuai dengan standar uji tarik. Dari hasil pengujian  didapatkan  kekuatan  tarik  tertinggi  pada  spesimen dengan fraksi volume 3% yang memiliki tegangan 28 MPa dan regangan  0.027,  modulus  elastisitas  1027.523  MPa.  Spesimen dengan fraksi volume 2% mempunyai tegangan 22 MPa dan re- gangan 0.027 pada komposit dengan modulus elastisitas sebesar 807.339 MPa. Spesimen denganl fraksi volume 1% mempunyai tegangan 20.4 MPa dan regangan 0.032 dengan modulus elatisi- tas sebesar 623.558 MPa.
Kata kunci : serabut kelapa, resin poliester, fraksi volume, kekuatan tarik.

## Alwiyah Nurhayati

## 1. PENDAHULUAN
Penggunaan bahan komposit dengan filler serat alam mu - lai dikenal dalam bidang industri. Bahan yang ramah lingkun- gan, mampu didaur ulang, serta mampu dihancurkan sendiri oleh alam merupakan tuntutan teknologi sekarang ini. Salah satu bahan yang diharapkan mampu memenuhi hal tersebut adalah bahan komposit dengan filler serat alam. Serabut kela - pa merupakan serat alam yang memiliki prospek yang cukup baik, di mana pengolahan serabut kelapa sebagai filler bahan komposit  masih  belum  banyak  dilakukan  sehingga  hanya menjadi limbah yang kurang bermanfaat.
Serabut  kelapa  memiliki  sifat  tahan  lama,  sangat  ulet, kuat  terhadap  gesekan,  tidak  mudah  patah,  tahan  terhadap air, tidak mudah membusuk, tahan terhadap jamur dan hama serta tidak dihuni oleh rayap dan tikus sehingga serat alam ini bisa menjadi alternatif filler bahan komposit, karena selain murah, ketersediaan serabut kelapa sangat berlimpah (Mon- crieff, 1983).
Penelitian ini mencoba mengembangkan bahan komposit berpenguat  serabut  kelapa  dari  jenis  kelapa  merah  dengan variasi fraksi volume serabut kelapa 1%, 2% dan 3% dikom- binasikan dengan bahan matriks poliester Yukalac C108yang diharapkan  dapat  menjadi  material  alternatif  serta  mening- katkan nilai ekonomis dari serabut kelapa.

## 2.TINJAUAN PUSTAKA
Material  komposit  merupakan  suatu  jenis  bahan  baru dari kombinasi dua atau lebih bahan di mana memiliki bah- an dan sifat yang berbeda, dari pencampuran tersebut akan menghasilkan material komposit yang memiliki sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda (Schwartz, 1984). Bahan kom- posit memiliki kelebihan antara lain berat yang lebih ringan, kekuatan yang lebih tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan  yang  lebih  murah  karena  berkurangnya  jumlah komponen,kekuatannya,ketahanan  terhadap  pengurangan
Analisis Pengaruh Variasi Fraksi Volume Terhadap .....
berat  material(konstruksi  ringan).Komponen  utama  dari  ba- han  komposit  adalah  bahan  pengikat  (matriks)  dan  bahan pengisi (filler). Di dalam penelitian ini bahan komposit yang dibuat termasuk dalam jenis bahan komposit polimer. Bahan matriks  yang  digunakan  adalah  resin  poliester  sedangkan yang  berperan  sebagai  bahan  pengisi  adalah  serabut  kelapa merah ditambah dengan bahan aditif katalis yang berfungsi sebagai pengeras bahan komposit yang dicetak.
Resin poliester merupakan salah satu resinpoliester ter- moset yang mempunyai kemampuan berikatan dengan serat alam tanpa menimbulkan reaksi dangas, oleh karena itu resin- poliester digunakan dalam penelitian ini.
Serabut kelapa terdiri dari serat dan gabus yang meng- hubungkan satu serat dengan serat lainnya yang merupakan bagian berharga dari sabut (Isroful, 2006). Setiap butir kelapa mengandung  serat  525  gram  (75%  dari  serabut),  dan  gabus 175 gram (25% dari serabut).
Sifat-sifat komposit dipengaruhi kuantitas serabut kela- pa yang digunakan, sehingga perlu diteliti pengaruh jumlah fraksi berat serabut kelapa dalam komposit resinpoliester atau serabut kelapa terhadap fisis dan mekanisnya(Supriadi,1997).
Faktor  yang  mempengaruhi  performa  komposit  antara lain adalah faktor serabut, letak serabut, panjang serabut, ben- tuk serabut, faktor matrik, dan katalis (Sinuhaji, 1994).
Ada dua jenis komposit serabut berdasarkan susunan dan panjang  serat  yaitu  sebagai  komposit  serabut  pendek  yang memiliki panjang 20–100 mm dan komposit serabut panjang yang lebih mudah diorientasikan jika dibandingkan serabut pendek. Perbedaan serabut pendek dan serabut panjang yaitu serabut pendek dibebani secara tidak langsung dan kekuatan atau kelemahan matriks akan menentukan sifat dari produksi komposit tersebut yakni jauh lebih kecil dibandingkan den- gan besaran yang terdapat pada serabut panjang yang memi- liki kemampan yang tinggi (Derek Hull, 1981).

## Alwiyah Nurhayati

## 3. METODE EKSPERIMEN
Langkah awal yang dilakukan dalam penelitian ini adalah melakukan  uji  tarik  terhadap  bahan  matriks  dan  filler  untuk mendapatkan  data  kekuatan  tarik  dari  kedua  bahan  tersebut. Pengujian filler menggunakan standar pengujian ASTM D3379- 75.
Penentuan densitas dari serabut kelapa dilakukan dengan menggunakan piknometer. Data densitas serabut kelapa merah yang didapatkan dari pengujian tersebut adalah sebesar 1,59 gr/ cm3.
Serabut  kelapa  merah  disiapkan  dalam  bentuk  potongan kecil dengan ukuran panjang 2 cm dan diameter 0,1 mm yang telah dibersihkan dan dikeringkan selama tiga hari. Pencamp- uran bahan matriks poliester Yukalac C108 dan filler serabut ke - lapa merah beserta katalis dilakukan sesuai dengan kadar uku- ran masing-masing variasi fraksi volume 1%, 2%, dan 3% untuk kemudian  dicetak  dalam  cetakan  yang  dibuat  sesuai  dengan standar uji tarik material yaitu ASTM D3039. Pada penelitian ini filler ditata secara acak.
Langkah selanjutnya adalah melakukan uji tarik dari spe- simen  bahan  komposit  dari  masing-masing  spesimen  untuk diperoleh data kekuatan tariknya dengan menggunakan Auto- graph.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Uji Tarik Bahan Serabut Kelapa Dan Bahan Matrik
(Resin poliester)
Setelah  dilakukan  uji  tarik  pada  serabut  kelapa  dan  resin polyester,  dilakukan  pembuatan  grafik  tegangan-regangan  se - rabut kelapa dan resin polyester sehingga dapat diketahui posisi titik elastis dan titik plastis dalam bahan-bahan tersebut seperti yang disajikan pada Grafik 4.1.
Jurnal PHENOMENON , Volume 1 Nomor 1, Juli 2011
Analisis Pengaruh Variasi Fraksi Volume Terhadap .....

## Grafik 4.1
Uji Tarik antara Serabut Kelapa Merah dengan Resin Poliester
Gambar  di  atas  menunjukkan  hubungan  antara  tegangan dan regangan dari resin poliester dan serabut kelapa merah pada saat di lakukan pengujian tarik pada bahan tersebut. Pada titik 0.027 MPa termasuk daerah elastisitas pada resin poliester dan pada titik 0.032 MPa pada serat, karena pada titik tersebut regan- gan yang dihasilkan oleh resin poliester dan serabut kelapa lebih tinggi di bandingkan dengan regangan. Dan apabila semakin ke atas, gaya elastisitasnya semakin berkurangnya ke elastisitasnya karena kualitas massa dari serabut dan resin poliester yang ber- beda dan tegangan yang di muat oleh resin poliester dan serabut tersebut semakin tinggi di banding dengan regangan yang ter- dapat pada serabut dan resin poliester yang ada. Keelastisitasan pada  resin  poliester  dan  serabut  kelapa  merah  menurun  dan dapat  dilihat  pada  titik  26.4  terdapat  pada  resin  poliester  dan pada titik 6.369 MPa terdapat pada serat yang semakin naik, me- nyebabkan elastisitas yang terdapat pada resin poliester tersebut semakin menurun atau dapat juga di katakan bahwa semakin besarnya regangan yang terdapat pada benda maka gaya elas- tisitasnya semakin lama semakin menurun.
Data  hasil  pengujian  ini  digunakan  sebagai  dasar  untuk pembuatan bahan komposit dengan variasi fraksi volume yang telah ditentukan.

## Alwiyah Nurhayati

## B. Hasil Uji Tarik Bahan Komposit

## Tabel 4.1 Hasil Tegangan Tarik Komposit (MPa)
Panjang Serabut kelapa Fraksi Volume 1% 2% 3% Spesimen 1 (MPa) 169.323 147.529 128.583 Spesimen 2 (MPa) 107.364 84.309 92.58 Spesimen 3 (MPa) 104.387 117.576 85.939 Rata - Rata (MPa) 127.025 116.471 102.367
Dari  pengujian  uji  tarik  komposit  terdapat  penurunan  te- gangan  dari  127.024  MPa  ke  116.471  MPa  dan  ke  102.367265 MPa dikarenakan oleh adanya pengaruh penambahan volume serabut kelapa.
• Penurunan tegangan tarik komposit dari volume 1% ke
2%
• Penurunan tegangan tarik komposit dari volume 2% ke
3%
• Penurunan tegangan tarik komposit dari volume 1% ke
3%
Analisis Pengaruh Variasi Fraksi Volume Terhadap .....
Dari pengujian uji tarik komposit terdapat penurunan ren- gangan dari fraksi volume 1% ke 2% dan ke 3%, dimungkinkan karena belum terbentuknya ikatan antara serabut kelapa dengan resin polyester sehingga mengakibatkan penurunan rengangan yang terjadi.
• Kenaikan regangan tarik komposit dari volume 1% ke
2%
• Penurunan tegangan tarik komposit dari volume 2% ke
3%
• Penurunan tegangan tarik komposit dari volume 1% ke
3%
Berdasarkan data yang didapatkan dari pengujian tarik spe- simen, dibuat grafik perbandingan bahan komposit dari masing- masing variasi fraksi volume sebagai berikut.

## Alwiyah Nurhayati
Perbandingan Hasil Uji Tarik Bahan Komposit Variasi Fraksi Volume
Dari  grafik  yang  diperoleh  di  atas  hasil  komposit  dengan fraksi volume 1% dari pengujian tarik spesimen mempunyai te- gangan pada daerah elastis sebesar 20.4 MPa dan regangan 0.032 dengan modulus elastisitas sebesar 632.558 MPa. Komposit den- gan fraksi volume 2 % mempunyai tegangan pada daerah elastis sebesar 22 MPa dan regangan 0.027 dengan modulus elastisitas sebesar 807.339 MPa. Komposit dengan fraksi volume 3 % dari pengujian tarik terdapat modulus elastisitas yang paling tinggi yaitu pada spesimen mempunyai tegangan pada daerah elastis sebesar 28 MPa dan regangan 0.027 dengan modulus elastisitas sebesar 1027.523 MPa.
Dari grafik yang diperoleh diatas hasil komposit perband - ingan dari spesimen dengan pengujian tarik terdapat modulus elastisitas yang paling tinggi dari fraksi volume 1%, 2%, 3% yai- tu pada komposit 3% karena didalam memiliki tegangan pada daerah elastis sebesar 28 MPa dan regangan sebesar 0.027 dan sedikitnya fraksi volume yang ada dengan mempunyai modulus elatisitas sebesar 1027.523 MPa. Pada komposit 3% mempunyai daerah elastis dengan tegangan  sebesar 28 Mpa dan regangan sebesar 0.027 sedangkan daerah plastis dengan tegangan 45 Mpa dan regangan sebesar 0.125 Sehingga dari perbandingan terse- but komposit mengalami peningkatan yang dipengaruhi adanya penambahan fraksi volume dapat menyebabkan meningkatnya nilai modulus elastisitas pada komposit. Semakin tinggi tegan- gan dan semakin rendah regangannya maka mempunyai modu- lus elastisitas yang baik.
Analisis Pengaruh Variasi Fraksi Volume Terhadap .....
Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa komposit 3 % lebih elastis dibandingkan dengan tiga variasi fraksi volume 1% dan 2%  dengan  tegangan  sebesar  28  MPa  dan  regangan  0.027  dan modulus elastisitas sebesar 1027.52 MPa.
Berdasarkan data hasil pengujian dapat diketahui: 1) Komposit yang telah diisi dengan serabut kelapa merah kekuatannya lebih tinggi dari kekuatan resin poliester. Dari pene- litian diperoleh besarnya kekuatan tarik yaitu dari fraksi volume 1 % sebesar 632.558 MPa, fraksi volume 2% sebesar 807.339 MPa, dan fraksi volume 3% sebesar 1027.52 MPa. Maka dapat disim- pulkan dari pengujian uji tarik komposit bila semakin banyak volume  serabut  kelapanya  maka  semakin  tinggi  kekuatannya, sedangkan bila semakin sedikit serabut maka kekuatan semakin kecil, akan tetapi bila terlalu sedikit serabut kelapa yang tidak seimbang  dengan  volume  matriknya,  maka  kekuatannya  juga akan melemah.
2) Pengujian  komposit  belum  tentu  membawa  hasil  yang baik  tetapi  harus  melihat  penyebab  penurunan  kekuatannya. Penurunan kekuatan tarik disebabkan oleh banyak faktor yaitu : a.  Pada pengujian penurunan kekuatan komposit disebab- kan kurang seragamnya kondisi serabut kelapa merah dan keti- dak ratanya campuran resin poliester murni dan serabut kelapa pada cetakan.

## Alwiyah Nurhayati
b.  Penurunan  kekuatan  komposit  juga  dikarenakan  oleh adanya  void/lubang  pada  komposit  yang  menyebabkan  keru- sakan yang lebih dahulu sebelum terjadi pengujian.
c.  Selain itu juga karena pengaruh posisi dari serabut ke- lapa yang tidak saling berkaitan yang menyebabkan mudahnya retak komposit pada matriknya. Di dalam teori, panjang serabut kelapa juga mempengaruhi kekuatannya, serabut kelapa pendek kekuatannya lebih kecil dibanding serabut kelapa panjang.
d. Dan juga penurunan terjadi karena pada saat pembuatan komposit, antara resin poliester dengan serabut kelapa kurang terikat atau tercampur dengan sempurna.

## SIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisa  dan  perhitungan  dari  data-data yang diperoleh dari hasil pengujian tentang pengaruh penamba- han variasi fraksi volume serabut kelapa pada matrik resin poli- ester maka dapat diambil suatu simpulan bahwa kekuatan tarik komposit serabut kelapa - metrik resin poliester dengan penam- bahan variasi fraksi volume 1%, 2%, 3% mengalami peningka- tan dengan modulus elastisitas 1 % sebesar 632,558 MPa, sedan- gkan  modulus  elastisitas  2  %  sebesar  807,339  MPa,  dan  pada 3  %  terdapat  modulus  elastisitas  sebesar  1027,523  MPa.  Dapat disimpulkan bahwa semakin besar variasi fraksi volume dapat mempengaruhi keelastisitasan benda dari komposit tersebut di- karenakan  adanya  perpaduan  antara  serabut  kelapa  dan  resin poliester. Oleh karena itu, variasi fraksi volume 3 % mempunyai kekuatan tarik yang tertinggi dengan modulus elastisitas sebesar 1027,523 MPa.
Jurnal PHENOMENON , Volume 1 Nomor 1, Juli 2011
Analisis Pengaruh Variasi Fraksi Volume Terhadap .....

## DAFTAR PUSTAKA
Hul, Derek. 1981. An Introduction To Composite Material. Cam- bridge University Press. Cambridge
Isroful.  2009.  Impact  Komposit  Serat  Kenaf  Acak-Polyester. Unnes. Semarang
Moncrieff, R.W. 1983. Struktur Dan Sifat Serat – Serat. Terjema- han Rosima Samah. Jakarta: Djambatan
Schwartz,  M.M.  1984.  Composite  Materials  Handbook.  United States Of America: Mc.Graw – Hill BookCompany
Sinuhaji, Ferdian. 1994. Pengarah Tata Letak Serat Terhadap Uji Tarik Pada Komposit Ortropik Yang Dibuat Dari Poliester
– Serat Kenaf. Medan: Univertas Sumatera Utara.
Supriadi, Tjahyono.1997. Pengaruh Serat Nabati Dan Fraksi Vol- ume Serat Terhadap Sifat Mekanik Material Komposit. Ju- rusan teknik mesin FTI - ITS