Analisis Fraksi Volume Serat Pelepah Batang Pisang Bermatriks Unsaturated Resin Polyester (UPR) Terhadap Kekuatan Tarik dan SEM
Tumpal Ojahan R. 1 , Hansen Aditia M.S. 2 1,2 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Malahayati Jl. Pramuka No. 27  Kemiling, Bandar  Lampung, Email : tumpal_ojahan@yahoo.com

## Abstrak
Serat  alam  telah  terbukti  sebagai  material  yang  kuat,  mampu  untuk  menggantikan  serat  sintetik sebagai penguat. Serat batang pisang kepok salah satu serat yang memiliki potensi  sebagai penguat untuk  polyester  material  komposit.  Pada  material  komposit  berpenguat(fiber)  serat  batang  pisang kepok dapat menahan beban yang diterima material komposit. Sedangkan unsaturated resin polyester (UPR)  sebagai  pengikat  serat  batang  pisang,  bekerja  menahan  beban  dan  melindungi  serat  dari kerusakan. Hasil pengujian kekuatan tarik yang paling optimal terdapat pada volume fraksi 28% fiber : 72% matriks dengan  gaya maksimum 2327,9 N, tegangan tarik 67,2065 N/mm 2 , regangan 2,7477% serta  modulus  elastisitas  3441,82  N/mm 2 .  Pada  pengamatan  SEM  fraksi  volume  28%  filler  :  72% matriks  paling  optimal  karena  adanya  ikatan  matriks  dan  serat  menyatu  dengan  sempurna.  Dari penelitian  ini  dapat  disimpulkan  bahwa  pengaruh  fraksi  volume  serat  batang  pisang  kepok  sebagai penguat  (fiber)  dan  unsaturated  resin  polyester  (UPR)  sebagai  pengikat  (matriks)  pada  material komposit akan mempengaruhi kekuatan material kompositlebih kuat dan ulet.
Kata kunci : serat pisang kepok, komposit, fraksi volume, kekuatan tarik, SEM

## PENDAHULUAN
Polimer  merupakan  bahan  yang  sangat bermanfaat  dalam  dunia  teknik,  khususnya dalam industri kontruksi. Polimer sebagai bahan kontruksi  bangunan  dapat  digunakan  baik berdiri  sendiri,  misalnya  sebagai  perekat, pelapis,  cat,  dan  sebagai  glazur  maupun bergabung  dengan  bahan  lain    membentuk komposit. Untuk aplikasi struktur yang memerlukan kekuatan dan ketegaran,diperlukan perbaikan sifat mekanik polimer agar memenuhisyarat.  Untuk  kebutuhan  tersebut, berkembanglah  komposit  polimer  yang  disertai penguat  oleh  berbagai filler di  antaranya  serat [1].
Bahan  polimer  yang  biasa  digunakan dalampembuatan komposit adalah polimer jenis termoset.Pemilihan bahan ini didasarkan bahwa polimer  termosetmemiliki  ketahanan  terhadap suhu  dan  bahan  kimia  ataupelarut  yang disebabkan wujudnya
yang
cair dankekentalannya  tidak  terlalu  tinggi  sehingga mampu membasahi permukaan serat Epoksi dan polyester merupakan  polimer  termoset  yang biasa  digunakan  dalampembuatan  komposit polimer [2].
Sifat  bahan  komposit  sangat  dipengaruhi oleh  sifatdan  distribusi  unsur  penyusun,  serta interaksi  antara  keduanya  [2].  Parameter penting lain  yang  mungkin  mempengaruhi sifat bahan komposit adalah bentuk,ukuran, orientasi dan  disribusi  dari  penguat  ( filler )  dan  berbagai ciri-ciri darimatriks [3]. Sifat mekanik merupakan  salah  satu  sifat  bahan  komposit yang  sangat  penting  untuk  dipelajari.  Untuk aplikasi  struktur,  sifat  mekanikditentukan  oleh pemilihan  bahan  [4].  Sifat  mekanik  bahan komposit bergantung pada sifat bahan penyusunnya.Peran  utama  dalam  komposit berpenguat  serat  adalahuntuk  memindahkan tegangan  ( stress )  antara  serat,  memberikan ketahanan terhadap lingkungan yang merugikan dan menjaga permukaan serat dari efek mekanik dan  kimia.  Sementara  kontribusi  serat  sebagian besar  berpengaruh  pada  kekuatan  tarik  ( tensile strength ) bahankomposit [5].
Menurut Tumpal Ojahan [6], Semakin tinggi volume  fraksi  maka  tegangan  tarik  dan kekuatan  tarik  material  komposit  semakin meningkat  dan  Semakin  besar  volume  fraksi serat  batang  pisang  sebagai  penguat (fiber) dan recycled  polypropylene (RPP)  sebagai  pengikat (matriks) maka  semakin  tinggi  tegangan,
regangan,  kekuatan  dan  ketangguhan.  Hal  ini dikarenakan  kekuatan  ikatan  matriks  dengan serat  meningkat,  kekuatan  tarik  tertinggi terdapat  pada  pada  volumefraksi Fl  35%  :  Mt 65% σ t =    8,508  MPa.Analisa  kekuatan  tarik komposit  thermoplastik  diperkuat  serat  daun nanas,  pembuatan  komposit  dilakukan  secara hand  lay  up,  bahan  yang  digunakan    adalah resin polyester dan variasi fraksi volume adalah 20%,30% dan 35%. Hasil pengujian menunjukan  kekuatan  tarik  terbesar  rata-rata terdapat  pada  fraksi  volume  35%  [7].    Junior [8], melakukan penelitian tentang sifat mekanis komposit  serat  kelapa  dengan  resin  poliester. Setelah  dilakukan  pengujian  dan  foto  SEM didapatkan  fraksi  volume  serat  yang  optimal dari komposit serat kelapa yang dapat menahan perambatan retak.
Menurut  Lokantara  [9],  meneliti  tentang pengaruh  panjang  serat  dan  temperatur  udara terhadap  kekuatan  tarik  komposit  polyester tapis  kelapa  dengan  variasi  panjang  serat  tapis kelapa  yaitu  5  mm,  10  mm  dan  15  mm sedangkan variasi temperatur udara yaitu – 5°C, 10°C  dan  25°C.  Komposit  yang  dibuat menggunakan penguat serat tapis kelapa dengan matrik berupa resin  unsaturated polyester, hasil pengujian menunjukan variasi panjang serat dan temperatur  udara  mempengaruhi  kekuatan  tarik pada  komposit  .Kartini  [10],  Nilai  kekuatan tarik serat ijuk lebih tinggidaripada serat pisang disebabkan bentuk geometri seratpisang berbeda  dengan  serat  ijuk.  Bentuk  geometri seratpisang  berupa  lembaran,  sedangkan  serat ijuk berupasilinder panjang dengan
perbandingan antara
panjangdengan
diameternya
sangat
besar.
Dengan
semakinbanyak serat ijuk pada matriks polimer, maka  luaspermukaan  bidang  batas  antar- mukanya  semakin  besaryang  membuat  bahan komposit  lebih  kuat.Menurut  Tumpal  [11]. Analisa  kekuatan pukul takik dan  SEM dengan variasi  fraksi volume  komposit bermatriks  RPP terhadap  filler  serat  batang  pisang,  dapat meningkatkan kekuatan akibat filler.
Penelitian  ini akan dibuat  komposit polimer yang  diperkuat  serat  alam  berupa  serat  pelepah pisang  kepok  dan  menggunakan  matriks resin polyester ,  setelah  itu  akan  dilihat  pengaruh penambahan  serat  ke  dalammatriks  polimer terhadap kekuatan tarik sertamengetahui struktur  ikatan  antara  komponen  matriks  dan pengisi  komposit  serat  batang  pisang  dengan
hasil  pengamatan  photo  SEM  ( Scanning Electron Microscope ).

## BAHAN DAN METODA
Bahan  matriks    yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah resin polyester merek Yukalak  157  BQTN-EX,  pengerasnya  adalah hardener versamid 140, pengeringnya digunakan  katalis  MEKPO (metil  etil  keton peroksida) , serat pisang kepok yangdiambil dari pohon  pisang  kepok  ( Musa  paradisiacal  L. )  di daerahBandar Lampung, serta wax mold sebagai bahan  untuk  memudahkan  melepaskan  sampel dari  cetakan.Alat  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah:
1. Alat  cetakan  yang  terbuat  dari  kaca  dengan ketebalan  4  mm  dan  dututup  mengunakan kaca  pada  bagian  atas  dan  bagian  bawah cetakan.
2. Mesinpress dingin ( hydraulic press )
3. Timbangan digital dan alat ukur micrometer.
4. Mesin uji tarik, mesin uji bending, mesin uji impact dan alat Scanning Electrone Microscope (SEM)
5. Alat  bantu  lainnya  yaitu  sarung  tangan, pisau,gelas  ukur,  timbangan,  amplas,  spidol dan kuas.

## Gambar 1. Cetakan Komposit (Juni 2014)

## METODA PENELITIAN

## a. Pembuatan sampel
Pertama  permukaan  bagian  dalam  dari  alat cetak  diolesi  dengan wax secukupnya. Resin polyester dicampur  dengan katalis dengan perbandingan  berat  100:1  dan  diaduk  sampai rata selama 2menit. Resin dan katalis dituangkan  pada  cetakan  setengah  bagian,  lalu ditambahkan  serat  dengan  susunan  serat  sejajar ( continuous ),  berikutnya  tuangkan  kembali resin dan  katalis  yang  tersisa  setengah  bagian, lalu  ditutup  dengan  cetakan  kaca.  Selanjutnya
cetakan    diberi  tekanan  20  kg/cm 2 sampai material komposit kering.
Gambar 2. Komposit Serat Pisang

## b. Bentuk Sampel
Bentuk  material  komposit  setelah  kering berbentuk persegi, kemudian dilakukan reparasi spesimen seperti pada Gambar 3
Gambar  3.  Bentuk  sampel  uji  tarik  dengan strandar ASTM D638-4
c. Karakterisasi
Karakterisasi  ini  dilakukan  pada  sampel  yang telah dibuat meliputi :
1. Uji  tarik,  dari  uji  ini  diperoleh  informasi kekuatan  tarik  ( tensile  strength ),  regangan, beban maksimum dan modulus elastisitas.
2. Foto  SEM,  dari  uji  ini  diperoleh  informasi jenis  patahan  yang  terjadi  pada  vf  28%  :
72%.

## HASIL UJI TARIK
Data hasil uji tarik ditunjukkan padaTabel 1, tetapi berdasarkan data yang diperoleh tidak ada nilai  untuk  perpanjangan  patah  ( elongation  at break ).
Tabel 1. Hasil Uji Tarik Komposit
Tabel Hasil Uji Tarik Pengujian Fraksi Volume Tegangan Tarik (N/mm 2 ) Regangan Tarik (%) Beban Maksimum (N) Modulus Elastisitas (N/mm 2 ) 10% 38.6666 1.91927 1109.25 3437.74 16% 46.4499 2.02149 1389.86 3327.94 22% 58.7461 2.51438 1843.00 3167.37 28% 67.2065 2.74774 2327.93 3441.82 34% 64.3162 2.75099 2381.88 3435.79
Setelah  dilakukan  pengujian  tarik  komposit bermatriks Resin  Polyester berpenguat  serat batang pisang  kapok  dengan arah serat sejajar dengan  tegangan  tarik,  rengangan  tarik  dan modulus elastisitas cenderung mengalami peningkatan.

## Gambar 2. Kurva Tegangan Tarik
Kurva  tegangan  tarik  -  volume  fraksi cenderung  mengalami  peningkatan,  adapun tegangan  tarik  tertinggi  berada  pada  vf  28% fiber  dengan  rata-rata  67.2065  N/mm 2 dan  rata- rata  terendah  terdapat  pada  vf  10%  fiber  yaitu 38.6666 N/mm 2 .

## Gambar 3. Kurva ReganganTarik
Kurva  regangan-volume  fraksi  material komposit  mengalami  peningkatan,  regangan rata-rata  tertinggi  terdapat  pada  vf  34%  fiber sebesar  2.75099%  dan  rata-rata  terendah terdapat  pada  vf  10%  fiber  yaitu  1.91927%. Peningkatan regangan dipengaruhi penambahan
volume fraksi, serta disebabkan adanya peningkatan  daya  ikat  antara  martiks  dengan fiber.
Gambar 4. Kurva Beban maksimum Uji Tarik
Kurva  beban  maksimum  -  volume  fraksi material  komposit  mengalami  peningkatan, regangan  rata-rata  tertinggi  terdapat  pada  vf 34% fiber sebesar  2381.88  Ndan  rata-rata terendah  terdapat  pada  vf  10%  fiber  yaitu 1109.25  N.Peningkatan  nilai  beban  maksimum dipengaruhi  penambahan  volume  fraksi,  serta disebabkan adanya peningkatan daya ikat antara martiks dengan fiber.
Gambar 5. Kurva Modulus Elastisitas Uji Tarik
Kurva  modulus  elastisitas  serat  –  volume fraksi  yang  tertinggi  berada  pada  vf10%  fiber yaitu  3437.74  N/mm 2 ,  sedangkan  modulus elastisitas terendah terdapat pada fraksi  volume 22% fiber yaitu 3167.37 N/mm 2 .

## PEMBAHASAN
Secara  garis  besar  volume  fraksi  sangat berpengaruh  terhadap  kekuatan  tarik  hal  ini disebabkan karena penguat serat sudah semakin bertambah  dan  pengikat  berkurang,  sementara dimensi dari material tidak mengalami perubahan.  Dari  tabel  hasil  uji  tarik  komposit mengalami  peningkatan  mulai  dari  fraksi volume  10%  sampai  28%  fiber,  hal  ini  serat
berfungsi  sebagai  penguat (fiber) mempunyai sifat  tarik  yang  kuat  dibandingkan  dengan pengikatnya (matriks) Resin  Polyester.  Apabila dari  hasil  pengujian  terdapat  kekuatan  tarik menurun  ini  disebabkan  penyusunan  serat  atau konsentrasi  serat  pada  matriks  tidak  tersusun dengan  baik  dan  bisa  juga  disebabkan  oleh kadar air dari serat, serta adanya lignin terdapat diserat  sehingga  dapat  menurunkan  sifat kekuatan serat. Pada saat proses pencetakan dan pengepresan juga dapat mempengaruhi kekuatan  tarik  material  komposit  karna  dapat menyebabkan rongga udara ( Void ).

## Pengamatan SEM Komposit.
Photo SEM dilakukan untuk mengetahui struktur ikatan antara serat sebagai penguat (fiber) dengan Resin Polyester sebagai pengikat (matriks)
Gambar 6. Pengamatan SEM Komposit fl 10% : mt 90 %
Menunjukan  hasil  uji  SEM  komposit  serat batang  pisang    sebelum  dilakukan  uji  tarik dengan  pengikat Resin  Polyester dari  hasil  uji SEM  tampak  dengan  jelas  matriks  dan  serat merekat  dengan  baik  dikarenakan  belum tampak  kerusakan  yang  terjadi  tetapi  sudah terbentuk  pori,  hal  ini  diakibatkan  fiber  dan matriks belum mengikat dengan sempurna.
Gambar 7. Pengamatan SEM Komposit fl 16% : mt 84 %
Hasil uji SEM komposit serat batang pisang sejajar  serat  setelah  dilakukan  uji  tarik  dengan pengikat Resin  Polyester dari  hasil  uji  SEM tampak  dengan  jelas  matriks  dan  serat  merekat dengan  baik  dapat  dilihat  setelah  kerusakan permukaan  komposit  setelah  uji  tarik,  masih sedikit  terlihat  adanya  serat  yang  tercabut, menimbulkan pori.
Gambar 8. Pengamatan SEM Komposit fl 22% : mt 78 %
Menunjukkan  hasil  uji  SEM  komposit  serat batang pisang sejajar serat setelah dilakukan uji tarik dengan pengikat Resin Polyester dari hasil uji SEM tampak dengan jelas matriks dan serat merekat  dengan  baik  dapat  dilihat  setelah kerusakan  permukaan  komposit  setelah  uji tarik,  terlihat  adanya  serat  yang  tercabut  lebih banyak  dan menimbulkan pori.
Gambar 9. Pengamatan SEM Komposit fl 28% : mt 72 %
Hasil uji SEM komposit serat batang pisang sejajar  serat  setelah  dilakukan  uji  tarik  dengan pengikat Resin  Polyester hasil  tampak  dengan jelas  matriks  dan  serat  merekat  dengan  baik dapat  dilihat  setelah  kerusakan  permukaan komposit  setelah  uji  tarik,  terlihat  serat  yang tercabut lebih banyak dan menimbulkan pori.
Gambar 10. Pengamatan SEM Komposit fl 34% : mt 66 %
Menunjukan  hasil  uji  SEM  komposit  serat batang pisang sejajar serat setelah dilakukan uji tarik dengan pengikat Resin Polyester dari hasil uji SEM tampak dengan jelas matriks dan serat merekat  dengan  baik  dapat  dilihat  setelah kerusakan  permukaan  komposit  setelah  uji tarik,  masih  sedikit  terlihat  adanya  serat  yang tercabut dan menimbulkan pori adapun tegangan  tarik  rata-rata  tertinggi  pada  fraksi volume Fl 34% : Mt 66% σ t =  64.3162 N/mm 2 .

## KESIMPULAN
1. Semakin tinggi volume fraksi maka tegangan  tarik  dan  kekuatan  tarik  material komposit semakin meningkat.
2. Semakin  besar  volume  fraksi  serat  batang pisang sebagai penguat (fiber) dan
Unsaturated Resin Polyester  (UPR) sebagai pengikat (matriks) maka  semakin  tinggi tegangan, regangan, kekuatan dan ketangguhan,  hal  ini  dikarenakan  kekuatan ikatan matriks dengan serat meningkat.
3. Kekuatan  tarik  maksimum  komposit  resin polyester  dengan  penguat  serat  batang pisang terdapat pada fraksi volume 28% jika lebih  dari  28%  kekuatan  komposit  akan mengalami penurunan kekuatan tarik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].   Feldman,  Dorel  and  Anton  J.  H. BahanPolimer Kontruksi Bangunan .
Gramedia PustakaUtama. Jakarta.(1995).
[2]. Bhagwan D, Agarwal. Analysis andPerformance  of  Fiber  Composite .
John Wiley &Sons.NewYork.(1980)
[3].   Mathew,  F.  L,  And  R.D.Rawlings. Composite  Materials:  Engineering  and Science . Chapman&Hall. London. (1994)
[4].   Colling,  Davida.,  and  Thomasvasilos . IndustrialMaterial:  Polyme  Ceramics andComposite .  Vol  2.  PrenticeHall.
(1995)
[5].   Nicolais,  L.,  et.  al. Sciense  and Technology  ofPolymer  Composite .  Di dalam  Güneri Akovali(editor).  The Interfacial Interaction in PolimerComposites. Natoasi Series.Nether lands.(1993) [6].   Tumpal  Ojahan  R., Analisa  Kekuatan Pukul  Takik  Dan  SEM  Dengan  Variasi Fraksi  Volume  Komposit  Bermatriks RPP  Terhadap  Filler  Serat  Batang Pisang, Proseding  BKS-TM  XII  Unila, Oktober 2013 [7].   Zhohanes,  2010,  “ Pengaruh  Fraksi Volume Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Polyester Resin Dengan
Penguat  Serat  Daun  Nanas  Jenis  Smoth Cayenne ”,  Univ.  Malahayati,  Bandar
Lampung
[8].   H.P.G. Santafé Júnior, 2010, Mechanical Properties  of  TensileTested  Coir  Fiber ReinforcedPolyester Composites . Revista Materia [9].   Lokantara    I  Putu,  2010. Pengaruh Panjang  Serat  pada  Temperatur  Uji yang  BerbedaTerhadap  Kekuatan  Tarik Komposit Polyester Serat Tapis
Kelapa. Jurnal  Ilmiah  Teknik  Mesin  Vol. 4 No.2. Oktober 2010 (166-172)
[10].  Ratni  Kartini,  2002. Pembuatan  Dan Karakteristik Komposit Polimer Berpenguat  Serat  Alam .  Jurnal  Sains
Materi Indonesia V0l.3 No. 3. Juni 2002 (1411-1098)
[11].   Tumpal  Ojahan  R., Perbedaan  Kekuatan
Tarik  ArahTegak  Lurus  Dan  Sejajar SeratUntuk KompositSerat Batang Pisang Bermatriks Recycled Polypropylene  (RPP). Fakultas  Teknik Universitas Malahayati Bandar Lampung, 2013.