## FABRIKASI DAN PENGUJIAN TARIK PIPA KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT WOL DENGAN ADITIF PARTIKEL MONTMORIILLONITE
Ibrahim Tri Statistianto. 1 ,Agus Triono 2
1 Alumni Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember
2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas JemberJl. Kalimantan 37 Jember 68121
Email: agustriono1@gmail.com

## ABSTRACT
Composite  is  one  kind  of  material  created  by  the  merger  of  two  or  more  kinds  of  materials  that  have different properties into one new materials with different properties. Composites are also widely used in the  automotive  industry.  The  use  of  composite  particles  of  montmorillonite  (MMT)  is  expected  to contribute to the development of alternative materials made from clay. The purpose of this study was to determine  the effect  of particle  size  variation  of the  value  of  the tensile strength  of  the  pipe  Composite wool fibers with additive MMT particles, determine the effect of particle size variation of the morphology Composite  pipe  wool  fibers  with  additive  MMT  particles  after  the  drop  test.  The  method  used  is  the method of filament winding. For the testing standards used for tensile tests using  ASTM D 2290. From the test results can be concluded that there are significant variations in particle size (MMT) against the tensile strength values with an average value of 20 = 49.08 MPa mesh, mesh 40 = 63.86 MPa, mesh 60 =  107.21  MPa,  138.78  MPa  =  80  mesh,  100  mesh  =  167.58  MPa,  120  =  190.05  mesh,  mesh  150  = 210.89 MPa.
Keywords: Composite, Particle (MMT), variation mesh, method filament winding.

## PENDAHULUAN
Komposit  merupakan  salah  satu  material  yang mempunyai  banyak  kelebihan,  antara  lain  tahan terhadap  korosi,  mempunyai  rasio  kekuatan  terhadap berat  yang  tinggi,  mudah  di  bentuk  dan  proses pembuatan  sangat  sederhana.  Dari  kelebihan  tersebut akhirnya  komposit  banyak  di  gunakan  sebagai pengganti  misalnya  pembuatan  tangki,  pipa-pipa  yang biasa digunakan di pabrik-pabrik kimia. Akhir-akhir ini komposit dikembangkan di dunia otomotif (transportasi) dan bahan bangunan.[1] Partikel Montmorillonite  (  MMT  ) merupakan produk  keramik  dari  tanah  liat/lempung  yang  memiliki kandungan 54,59% SiO 2 dan 19,92% Al 2 O 3 . Tanah liat ini dapat dikategorikan sebagai Montmorillonite karena mempunyai  kemampuan  mengadsorbsi  tinggi,  sifat  liat yang  tinggi,  berkerut  jika  dikeringkan  dan  butirannya berkeping  halus.  Kedua  senyawa  tersebut  merupakan bahan geomaterial yang mampu meningkatkan ketahanan panas dan kekuatan komposit .[2]
Selain  itu,  komposit  dengan  menggunakan  empat macam ukuran penguat yaitu serat chopped dan partikel berukuran  100  mesh,  140  mesh,  dan  200  mesh.  Serta fraksi  volume  divariasikan  dari  2,5%  hingga  15%, didapatkan  nilai  kekuatan  tarik  terbesar  pada  fraksi volume  7,5%.  Pada  fraksi  volume  7,5%  nilai  kekuatan tarik  yang  paling  kecil  dari  semua  ukuran  penguat adalah  pada  sampel  komposit  dengan  ukuran  penguat 100  mesh.  Sedangkan  nilai  kekuatan  tarik  yang  paling
tinggi  dari  semua  ukuran  penguat  adalah  pada sampel  komposit  dengan  ukuran  penguat  200 mesh.[3]
Komposit  berpenguat  serat  wol  dengan  matrik polyester 272  THV  didapatkan  kekuatan  tarik  rata- rata sebesar 22,047 MPa tanpa perlakuan panas pada serat  wol  dan  29,350  mpa  pada  benang  wol  yang diberi perlakuan panas dengan peningkatan kekuatan 27%.[4] Berdasarkan  latar  belakang  di  atas  dilakukan penelitian mengenai
pembuatan sampel menggunakan  metode filament  winding dengan menggunakan  benang  wol  dan  partikel  MMT dengan variasi ukuran partikel.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk:  Mengetahui pengaruh  variasi  ukuran  partikel  terhadap  nilai kekuatan  tarik  pipa  komposit  berpenguat  serat  wol dengan  aditif  partikel  MMT,  mengetahui  pengaruh variasi  ukuran  partikel  terhadap  morfologi  pipa komposit berpenguat serat wol dengan aditif partikel MMT setelah diuji tarik.

## METODOLOGI PENELITIAN
Komposit yang dibuat adalah komposit partikel (MMT),  tersusun  atas  resin polyester  eterset  2504 apt sebagai  matriks,  benang  wol  dan  partikel montmorillonit (MMT)  digunakan  sebagai  penguat . Partikel montmorillonit (MMT)  diayak  dengan ukuran  mesh  20,  40,  60,  80,  100,120  dan  150.
Menyiapkan  cetakan  dan  mesin filament  winding  . lalu meletakkan  benang  di  mesin filament  winding . menuangkan resin yang sudah tercampur katalis ke bak resin  yang ada di mesin filament winding. Meletak  kan partikel  yang sudah diayak  ke bak partikel  yang ada di mesin filament  winding .  Menghidupkan  mesin filamen winding dan  mengatur  kecepatan  sesuai  dengan  yang diinginkan  untuk  menentukan  jarak  benang  yang  akan terbentuk.  Setelah  pipa  terbentuk  kemudian  memutus benang  dari  material,  dan  mematikan  mesin  yang menggerakkan  bak  resin  dan  partikel.  Membiarkan mesin  yang  menggerakkan  mandrel tetap hidup  sampai material  kering.  Setelah  kering  melepaskan  material yang sudah terbentuk dari cetakan. Kemudian langkah- langkah  pengujian  sampel  uji  tarik  berdasarkan  ASTM D  2290.[5].  Kemudian  melakukan  anilisa  struktur makro  patahan  menggunakan  kamera  Nikon  resolusi 1920  x  1080  dan  analisa  struktur  mikro  menggunakan digital mikroskop perbesaran 50x.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisa foto makro komposit partikel Dari  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan  terjadi perbedaan  pada  setiap  variasi  ukuran  mesh  pada komposit. Sehingga perlu diamati perbedaan-perbedaan yang terjadi pada setiap variasi ukuran mesh. Gambar 1 berikut  ini  adalah  spesimen  komposit  yang  dihasilkan menggunakan  metode filament  winding .  gambar tersebut  memperlihatkan    perbedaan  hasil  spesimen pada setiap variasinya.
Gambar 1 Foto makro spesimen komposit partikel (MMT) dengan metode filament winding sebelum dan sesudah dipotong .
Dari  Gambar  1  menunjukkan  terjadinya  ikatan yang  berbeda  pada  spesimen  komposit.Hal  ini  terjadi karena  ukuran  partikel  yang  berbeda  pada  tiap spesimen,  dimana  semakin  kecil  ukuran  partikel  ikatan yang  terjadi  pada  spesimen  semakin  baik.  Perbedaan
ukuran partikel itulah yang mempengaruhi terjadinya  ikatan  pada  masing-masing  ukuran partikel.
Tabel 1 nilai kekuatan tarik No Mesh Kekuatan Tarik (MPa) 1 0 180.28 2 20 49.08 3 40 63.86 4 60 107.21 5 80 139.78 6 100 167.57 7 120 190.05 8 150 210.89
Data pengujian tarik Berdasarkan  Tabel  1  nilai  kekuatan  tarik  maka didapatkan grafik kekuatan tarik seperti Gambar 2 .
Gambar 2 Grafik kekuatan tarik terhadap ukuran
partikel (mesh)
Pada  Gambar  2  pengujian  tarik  menunjukkan terjadinya  penurunan  dikarenakan  penambahan partikel MMT, kekuatan komposit setelah ditambahkan  partikel  MMT  dengan  mesh  20,  dari angka  180.28  MPa  (tanpa  partikel  menjadi  49.08 MPa  hingga  ukuran  mesh  100  sebesar  167,57.
Namun secara perlahan terjadi peningkatan kekuatan  tarik  dengan  bertambahnya  ukuran  mesh dari  mesh  20  ke  mesh  150  sebesar  49.08  MPa menjadi  210.89  MPa.  Kekuatan  komposit  setelah ditambahkan  partikel  MMT  terjadi  peningkatan kekuatan  tarik  pada  ukuran  mesh  120  sebesar 190.05.

## Foto Struktur Makro
Pengambilan  foto  makro  pada  komposit menggunakan  kamera  nikon  resolusi  1920  x  1080 dapat menampilkan gambar yang lebih jelas tentang fenomena-fenomena  patahan  yang  terjadi  pada komposit setelahh dilakukan pengujian tarik.
Berdasarkan  Gambar  3  ukuran  mesh  20  dan mesh  40  bentuk  patahan  yang  terjadi  rata-rata mengalami fiber  pull  out ,  ukuran  mesh  60  dan mesh  80  patahan  yang  terjadi  yaitu fiber  pull  out
dan fiber break , ukuran mesh 100, mesh 120 dan mesh 150  menunjukkan  patahan  rata-rata  yang  terjadi  yaitu fiber  break .  Tetapi  pada  ukuran  partikel  mesh  120  dan mesh 150 menunjukkan adanya serabut dari benang wol dan  terjadi  retakan  pada  spesimen  uji  tarik.  Hal  ini disebabkan  semakin  besar  mesh  maka  ikatan  semakin baik.
Gambar 3 Foto makro struktur komposit partikel (MMT) mesh 0, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 150
Foto Struktur Mikro
Pengambilan foto mikro pada komposit menggunakan  mikroskop  dapat  menampilkan  gambar yang  lebih  jelas  tentang  fenomena-fenomena  yang terjadi  pada  spesimen  komposit  serta  dapat  mengamati ikatan  yang  terjadi  pada  matriks  polyester  dan  partikel (MMT).  Pada  pengamatan  ini  dilakukan  dengan perbesaran 50x.
Gambar  4  menunjukkan  ikatan  yang  terjadi  pada spesimen.  Dimana  spesimen  komposit  variasi  ukuran mesh  150  ikatan  yang  terjadi  lebih  baik  dengan  nilai tarik 210.86 Mpa. Porositas yang terjadi lebih kecil dari mesh  20,  40,  60,  80,  100,  dan  120.  Hal  ini mempengaruhi interface antara  partikel  dengan  matrik pada  komposit.  Semakin  kecil  ukuran  partikel  pada komposit maka ikatan antara partikel dan resin semakin baik. Pada Partikel yang kecil porositas dalam spesimen menurun  secara  signifikan.  Sehingga  mempengaruhi kekuatan  tarik  dan  mengakibatkan  patah fiber  break .
Gambar 4 Foto mikro struktur komposit partikel (MMT) mesh 0, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 150

## KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan penelitian Dari pembahasan yang telah dilakukan,  dapat  diambil  beberapa  kesimpulan sebagai berikut:
1. Dari  hasil  pengujian  tarik  dapat  disimpulkan bahwa  terdapat  pengaruh  variasi  ukuran  mesh terhadap kekuatan tarik komposit. Nilai optimum komposit  pada  variasi  ukuran  mesh  20,  40,  60, 80,  100,  120,  dan  150  terdapat  pada  variasi ukuran  mesh  150  dengan  nilai  kekuatan  210.89 MPa.
2. Pada  pengamatan  struktur  makro  terdapat patahan fiber  pull  out dan fiber  break, yang disebabkan  ikatan  yang  kurang  baik  dan  pada pengamatan  struktur  mikro  terdapat  porositas yang  terletak  diantara  partikel  dan  benang  wol. Adanya  porositas  mempengaruhi  ikatan  antara benang  wol,  partikel,  dan  matrik  sehingga  nilai kekuatan komposit kurang maksimal.
Adapun  saran  yang  dapat  diambil  dari  penelitian tentang  '' Fabrikasi  Dan  Pengujian  Tarik  Pipa Komposit  Berpenguat  Sera  tWol  Dengan  Aditif Partikel  Montmoriillonite ''  adalah  Perlu  adanya penelitian lebih lanjut mengenai pengaruh penambahan  partikel  MMT  dengan  variasi  ukuran mesh  mengggunakan  metode filament  winding terhadap  sifat  mekanis  yang  berbeda  seperti kekuatan bending, kekuatan tekan, kekuatan impact .

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Hardoyo,  K.  2008. Karakterisasi  Sifat  Mekanis Komposit  Partikel  Sio2  Dengan  Matriks  Resin Polyester. Magister, Universitas Indonesia
[2]  Diharjo,  K.  2013.  Hambatan  Panas  Komposit Serbuk  Genteng  Sokka  Bermatrik  Bisphenolik  Lp- 1q-Ex. 3.
[3]  Clareyna,  E.  D.,  dan  Mawarani,  L.  J.  2013. Pembuatan  Dan  Karakteristik  Komposit  Polimer Berpenguat  Bagasse .  Institut  Teknologi  Sepuluh Nopember (ITS).
[4]  Goncalves,  S.,  Vieira,  P.  &  Esteves,  J.  L.  2004 Mechanical  Characterisation  Of  Wool  Fibres For Reinforcing Of Composite Materials.
[5] ASTM D 2290. 2000. Standard Test Method for Apparent  Hoop  Tensile  Strength  of  Plastic  or Reinforced  Plastic  Pipe  by  Split  Disk  Method. United States.