## Analisa Kekuatan Tarik dan Foto Makro Patahan Komposit Serat Eceng Gondok Berpenguat ZnO
Tito Arif Sutrisno 1 , I Komang Astana Widi 2 , M. I. F Rochim 3 1,2,3 Program Studi Teknik Mesin S-1, Institut Teknologi Nasional Malang, Kota Malang, Indonesia Email: titoarifsutrisno@lecturer.itn.ac.id

## A BSTRAK
Komposit  terdiri  dari  dua  bahan  utama:  penguat  dan  matriks  sebagai  pengikat.  Keunggulan  komposit  dibandingkan material  lain  adalah  ketahanan  terhadap  korosi.  Sifat-sifat  bahan  yang  dihasilkan  dari  kombinasi  ini  diharapkan  dapat melengkapi  kelemahan  lain  dari  setiap  bahan  penyusun.  Dengan  memilih  kombinasi  penguat  dan  pengikat  yang  tepat, dimungkinkan  untuk  menghasilkan  komposit  dengan  sifat  yang  diinginkan.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan menggunakan  metode  eksperimen,  yaitu  dengan  memvariasikan persentase  2,5%  ZnO,  5%  ZnO,  dan  7,5%  ZnO  untuk mengetahui perbedaan kekuatan tarik komposit. Dari hasil pengujian tarik, kemudian dilanjutkan dengan pengujian foto makro patahan, untuk mengetahui pengaruh penambahan partikel ZnO pada komposit serat eceng gondok. Nilai kekuatan tarik dari variasi 0%ZnO yang didapat sebesar 4 Mpa. Setelah ditambahkan variasi sebanyak 2,5% ZnO, nilai kekuatan yang  didapat  sebesar  12  Mpa,  pada  komposit  variasi  5%  ZnO  mengalami  kenaikan  sebesar  16  Mpa.  Dan  saat  variasi ditambahkan  menjadi  7,5%  ZnO  kekuatan  mengalami  penurunan  8  Mpa.  Penambahan  ZnO  terlalu  tinggi  dapat mengurangi kekuatan tarik. Hal ini disebabkan oleh polyester tidak mampu menyelimuti partikel zinc oxide (ZnO). Hasil dari pengujian foto makro, patahan yang terjadi rata-rata patahan getas dan terdapat fiber pull out dan void (kekosongan) dikarenakan lemahnya ikatan antar serat dengan matrik mengakibatkan banyaknya terjadinya fiber pull out .
Kata Kunci: ZnO (Zinx Oxide) ; Foto makro; Uji Tarik; Komposit

## PENDAHULUAN
Komposit terdiri dari dua jenis bahan utama: penguat sebagai pengikat dan matriks  [1]. Bahan komposit memiliki sifat bahan  dengan  sifat mekanik yang ditingkatkan [2]. Keuntungan komposit dibandingkan bahan lain adalah mereka menggabungkan  komponen-komponen  ini.  Sifat-sifat  bahan  yang  dihasilkan  dari  kombinasi  ini  diharapkan  dapat melengkapi kelemahan  lain  dari  setiap  bahan  penyusun.  Dengan  memilih  kombinasi   penguat  dan pengikat  yang  tepat, akan  menghasilkan  komposit  dengan  sifat  yang  diinginkan.  Komposit  memiliki  beberapa  keunggulan,  antara  lain bobotnya yang ringan,  kekuatan dan kekakuan sangat baik, biaya produksi rendah, dan ketahanan terhadap korosi [3].
Eceng  gondok (Eichornia  crassipes) adalah  gulma  air  yang  pertumbuhannya  sangat  sulit  untuk  dikendalikan. Eceng gondok menunjukkan tingkat pertumbuhan sangat tinggi, terutama di daerah tropis dan subtropis. Dalam 52 hari, batang  eceng  gondok  menghasilkan  1  m 2 tanaman  baru.  Eceng  gondok  memiliki  berat  10 kg  saat  basah  dan  1  kg  saat kering dan mengandung  90% air. Dalam keadaan kering, eceng gondok mengandung protein kasar 13,03%, serat kasar 20,6%,  lemak  1,1%,  abu  23,8%,  dan  sisanya  berupa  pusaran  yang  mengandung  polisakarida  dan  mineral  [4].  Eceng gondok merupakan  salah  satu gulma air  yang dapat  dimanfaatkan  sebagai  bahan  organik.  Hal ini karena  eceng  gondok mengandung  hal-hal  berikut,  menurut  analisis  laboratorium:  1,681%  N;  0,275%  P;  14,286%  K;  37,654%  C,  dengan nisbah  C/N  22,399  [5].  Secara  kimiawi,  eceng  gondok  mempunyai  kandungan  serat  yang  cukup  tinggi  (20,6%)  dan kandungan  abu  yang  tinggi.  Serat  eceng  gondok  merupakan  salah  satu  bahan  serat  alam  alternatif  dalam  pembuatan bahan  komposit,  dan  penggunaannya  masih  terus  dikembangkan  secara  ilmiah.  Pemilihan  serat  alam  ditujukan  untuk mencapai  hasil  yang  efisien  [6].  Bahan  baku  eceng  gondok  yang  mudah  didapatkan,  murah,  dan  dapat  mengurangi kerusakan lingkungan.
Seng  oksida  (ZnO)  dikembangkan  dalam    industri  pengemasan  makanan  karena  memiliki  beberapa  keunggulan antara lain antibakteri, antijamur, filter UV, tidak beracun, fotokimia dan aktivitas katalitik yang tinggi . Karena ukuran partikelnya  yang  kecil,  ZnO  efektif  menekan  pertumbuhan  bakteri  [7].  Aplikasi Zinc  Oxide dapat  membuat  komposit antibakteri  [8].  Penambahan  ZnO  sebagai  penguat  pada  komposit,  mampu  untuk  meningkatkan  sifat  mekanik  dari komposit [9]. Menghasilkan material komposit yang steril dan tidak terkontaminasi  bakteri. Resin poliester merupakan resin cair yang memiliki viskositas rendah dan mengering pada suhu kamar menggunakan katalis [10].

## M ETODE
Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah  metode  eksperimen  berdasarkan  uji  tarik.  Alat  dan  bahan  yang  digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 1.
A
B C D E F
Gambar 1. Alat dan Bahan Penelitian A). Cetakan, B). Pelumas Cetakan, C). Resin Polyester , D). Serat Eceng Gondok, E). Zinx Oxide , F). Alat Uji Tarik
Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis penelitian eksperimental, dimana penelitian eksperimental yang dimaksud yaitu suatu kegiatan mengumpulkan, menganalisis data untuk memecahkan permasalahan dan hubungan sebab-akibat dari variabel bebas dan variabel terikat dalam suatu penelitian. Penelitian eksperimental ini digunakan  untuk  mendapatkan  hasil  pengaruh  variasi  penambahan Zinx  Oxide pada  komposit  resin  polyester  dengan serat eceng gondok, kemudian menganalisa hasil yang didapatkan. Setiap variasi yang digunakan didalam penelitian ini terdiri  dari  3  spesimen  uji tarik.  Tujuan  pengujian  tarik  untuk  mengetahui hasil  dari  kekuatan  tarik  spesimen  uji,  yang berisi  sifat-sifat  dan  kondisi  dari  spesimen  uji,  seperti  beban  maksimal,  tegangan  tarik  ( tensile  stress ),  regangan ( elogition ), dan modulus elastisitas.
Tabel 1. Variabel Penelitian

## V ARIABEL
P RESENTASE S ERAT
P RESENTASE Z N O P RESENTASE R ESIN 1 10% S ERAT E CENG G ONDOK 0% 90% 2 2,5% 87,5% 3 5% 85% 4 7,5% 82,5%

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 2. Data hasil uji Tarik No Variasi Fraksi Volume Spesimen Area mm² Beban  Maksimal Kgf Tegangan  Maksimal Mpa Regangan % 1 0% ZnO 1 190 107 5,5 1,5 2 2 190 100 5,1 3,5 3 3 190 96,4 4,9 2,6 Rata-rata 101,133 5 3 1 1 190 332,0 17,1 5,8
2 2,5% ZnO 2 190 295,4 15,2 5,4 3 3 190 285,8 14,7 7,7 Rata-rata 304,400 16 6 1 5% ZnO 1 190 402 20,7 7,2 2 2 190 397,2 20,4 7,4 3 3 190 401,2 20,6 7,7 Rata-rata 400,133 21 7 1 7,5% ZnO 1 190 224,20 11,5 4,6 2 2 190 182,40 9,4 5,4 3 3 190 202,6 10,4 4,2 Rata-rata 203,067 10 5
Pengujian tarik pada pengujian dalam komposit serat eceng gondok bertujuan untuk mengetahui pengaruh ZnO terhadap  kekuatan tarik.  Pengujian tarik  menggunakan  standar  ASTMD-6386.  Terdapat  4  variasi  serat  yang  diuji  yaitu 0%,  2,5%,  5%,  dan  7,5%.  yang  masing-masing  variasi  dilakukan  3  kali  penelitian  yang  tujuannya  adalah  untuk mendapatkan data yang lebih akurat.

## Gambar 3. Grafik Tegangan Maksimal
Analisa kekuatan tarik komposit berpenguat ZnO ditampilkan pada diagram Gambar 3. Nilai kekuatan tarik dari variasi  0%  yang  didapat  sebesar  5  Mpa.  Setelah  ditambahkan  variasi  ZnO  sebanyak  2,5%, nilai kekuatan  yang  didapat sebesar  16  Mpa,  setelah  ditambahkan  variasi  5%  mengalami  kenaikan  sebesar  21  Mpa.  Dan  saat  variasi  ditambahkan menjadi 7,5% kekuatan mengalami penurunan 10 Mpa. Ketika penambahan zinc oxide (ZnO) ditingkatkan menjadi 7,5%, Kemudian nilai kekuatan tarik yang dicapai berkurang. Hal ini dikarenakan jika filler melebihi titik tertinggi,  poliester tidak mampu membungkus partikel zinc oxid e (ZnO). Dengan kata lain, pembasahan tidak merata dengan benar membuat kekuatan tarik berkurang.[11].
Berdasarkan  grafik  rata-rata  diatas  dapat  dijelaskan  bahwa  regangan  variasi  0%  ZnO  memiliki  nilai  rendah dibandingkan dengan variasi 2,5%, 5%, dan 7,5%. Persen tertinggi pada variasi 5% ZnO sebesar 7%. Dan persen regangan menurun pada variasi 7,5% ZnO. Hal ini dikarenakan ZnO tidak memiliki pengikat yang cukup dan menyebabkan persen regangan menurun di variasi 7,5% ZnO.
Tabel 3. Foto Patahan Uji Tarik A). 0% ZnO, B). 2,5% ZnO, C). 5% ZnO, D). 7,5% ZnO
Spesimen Foto Hasil Patahan Spesimen Uji Tarik Dengan
ZnO 0% Hasil Patahan
Spesimen Uji Tarik Dengan
ZnO 2,5%
Hasil Patahan Spesimen Uji Tarik Dengan
ZnO 5%
Hasil Patahan Spesimen Uji Tarik Dengan ZnO 7,5%
Patah Getas Void Fiber Pull Out Fiber Pull Out Patah Getas Patah Getas Fiber Pull Out Void
Pengujian  foto  makro  adalah  pengujian  material  yang  bertujuan  untuk  menampilkan  kecacatan  pada  hasil patahan dari pengujian tarik. Hasil dari foto makro berupa foto visual dengan menggunakan kamera digital dengan lensa makro.  Hasil  foto  makro  memberikan  informasi  mengenai  kegagalan-kegagalan  yang  terjadi  pada  benda  uji,  yang selanjutnya dilakukan analisa untuk mengetahui jenis patahan dan penyebab patahan pada benda uji.
Pada gambar 5 dijelaskan bentuk patahan sampel uji tarik material komposit resin polyester dengan serat eceng gondok  berpenguat  0%  ZnO  merupakan  patah  getas.  Terdapat  kekosongan  ( void )  pada  spesimen  dapat  menurunkan kekuatan tarik. Proses mencetak spesimen yang kurang sempurna menjadi penyebab gas yang ada didalam  matrik tidak dapat keluar sehingga menyebabkan kekosongan (void) dan fiber pull out pada spesimen tersebut  [12] [13] . Pada variasi 2,5%  ZnO  terdapat fiber  pull  out terjadi  karena  kurangnya  ikatan  antara  serat  eceng  gondok  dengan  matrik  resin polyester. Sehingga  serat  eceng  gondok  terlepas  dari  ikatan  matrik.  Pada  variasi  5%  ZnO  terdapat fiber  pull  out dikarenakan proses mencetak spesimen yang kurang sempurna . Bentuk patahan spesimen uji tarik material komposit resin polyester dengan serat eceng gondok berpenguat ZnO 7,5%  merupakan  patah  getas.  Terdapat  kekosongan  ( void )  pada  spesimen  dapat  menurunkan  kekuatan  tarik  [14]. Polyester tidak  mampu  membungkus  partikel zinc  oxide (ZnO)  yang  dapat  menyebabkan  pembasahan  tidak  sempurna sehingga menyebabkan kekosongan (void) dan fiber pull out pada spesimen tersebut . Fenomena ini merupakan indikator utama  lemahnya  kekuatan    tarik  dari  varian  serat  eceng  gondok  900  /  900  (kelompok  B).  Kedua  indikator  ini mempengaruhi  lemahnya  ikatan  antar  muka  antara  matriks  dan  serat.  Lemahnya  ikatan  antara  serat  dengan  matriks menyebabkan terjadinya fenomena fiber pull out pada hasil uji tarik.

## KESIMPULAN
1. Hasil  dari  empat  variasi  tersebut  yang memiliki nilai  beban maximal tertinggi  yaitu pada  variasi  5%  ZnO  dengan rata-rata nilai beban maximalnya sebesar 400.133 KgF. Jika terlalu banyak ZnO ditambahkan, kekuatan tarik dapat menurun. Ini karena poliester tidak dapat membungkus partikel seng oksida (ZnO).
2. Hasil dari pengujian foto makro, patahan yang terjadi rata-rata patahan getas dan terdapat fiber pull out dan void (kekosongan)  dikarenakan  lemahnya  ikatan  antar  serat  dengan  matrik  mengakibatkan  banyaknya  terjadinya fiber pull out.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] R.  Kosasih,  M.  Y.  R.  Siahaan,  R.  A.  Siregar,  P.  Studi,  T. Mesin,  and  U.  M.  Area,  “Analisis  Ketahanan  Impak Bahan  Lembaran  Polimer  yang  Berpotensi  Digunakan  untuk  Penutup  Spidometer  Motor  Impact  Resistance Analysis of Polymer Sheet Materials Potentially Used For Motorcycle Speedometer Cover Perkembangan dunia usaha pada bidang otomotif ,” vol. 6, no. 01, pp. 94–103, 2022, doi: 10.31289/jmemme.v6i1.6210.
[2] F. T. S. Sihombing, C. Hutasoit, and T. I. Padang, “Desain dan Pembuatan Papan Tiruan dari Bahan Komposit Laminate Diperkuat Lembaran Batang Pisang,” J. Mech. Eng. Manuf. Mater. Energy , vol. 5, no. 1, pp. 1–7, 2021, doi: 10.31289/jmemme.v5i1.4094.
[3] H. B. Setiawan, H. Yudo, and S. Jokosisworo, “Analisis Teknis Komposit Serat Daun Gebang(Corypha Utan L.) Sebagai Alternatif Bahan Komponen Kapal Ditinjau Dari Kekuatan Tekuk Dan Impak,” J. Tek. Perkapalan , vol. 5, no. 2, p. 456, 2017, [Online]. Available: http://ejournal-s1.undip.ac.id/index.php/naval
[4] “Pemanfaatan Serat Eceng Gondok Sebagai Bahan Baku Pembuatan Komposit Achmad Bagir (L2C005218) dan Gigih Eka Pradana (L2C005260).”
[5] D.  U.  Sari,  A.  Ahmad,  and  S.  R.  Muria,  “Pengaruh  Perbandingan  Eceng  Gondok  dan  Air  Terhadap  pH, Alkalinitas,  dan  Total  Asam  Volatil  Pada  Produksi  Biohidrogen  Secara  Fermentasi  Anaerob  Tahap Asidogenesis,” JOM FTEKNIK , vol. 1, no. 2004, pp. 2234–2239, 2007, doi: 10.16285/j.rsm.2007.10.006.
[6] D.  Darianto,  A.  Siregar,  B.  Umroh,  and  D.  Kurniadi,  “Simulasi  Kekuatan  Mekanis  Material  Komposit Tempurung Kelapa Menggunakan Metode Elemen Hingga,” J. Mech. Eng. Manuf. Mater. Energy , vol. 3, no. 1, p. 39, 2019, doi: 10.31289/jmemme.v3i1.2443.
[7] Tantini,  “Pengaruh  Penambahan  ZnO  Terhadap  Aktivitas  Antibakteri  Pada  Plastik  Biodegradable  Dari  Biji Durian,” 2020.
[8] O. E. Novarini and T. Wahyudi, “Menggunakan Surfaktan Sebagai Stabilisator Dan Aplikasinya Pada Pembuatan Tekstil  Anti  Bakteri  Synthesis  Of  Zinc  Oxide  (  Zno  )  Nanoparticles  Using  Surfactant  As  A  Stabilizing  Agent And It ’ S Applications In Antibacterial Textiles Fabrication,” Arena Tekst. Vol. , vol. 26, no. 2, pp. 81–87, 2011.
[9] Iqbal  Gilang  Wildana, Digital  Repository  Repository  Universitas  Universitas  Jember  Jember  Digital  Digital Repository Repository Universitas Universitas Jember Jember , no. September 2019. 2021.
[10] T. Surdia and S. Saito, Pengetahuan Bahan Teknik . Balai Pustaka (persero), 2013.
[11] Paulina Dwi Nawanti, “Serat Eceng Gondok Sebagai Filler Komposit Peredam Suara Skripsi,” 2018.
[12] M. A. Lutfinandha, “Pengaruh Waktu Perendaman Serat Pada Larutan Natrium Bikarbonat (NaHCO3) Terhadap Kekuatan Tarik Dan Struktur Mikro Komposit Serat Kulit Batang Kersen - Poliester,” JTM , vol. 08, no. 068, pp. 9–18, 2020, doi: 10.21608/ijssaa.2021.82434.1729.
[13] M. Taufik, S. Sugiyanto, and Z. Zulhanif, “Perilaku Creep Pada Komposit Polyester Dengan Serat Kulit Bambu Apus (Gigantochloa Apus (J.a & J. H. Schultes) Kurz),” J. Ilm. Tek. Mesin FEMA , vol. 1, no. 1, p. 97538, 2012.
[14] L. Prabowo, “Pengaruh perlakuan kimia pada serat kelapa (Coir fiber),” Tek. mesin Univ. sanata dharma , pp. 7– 17, 2007.