Afiana, SZ., Hasanuddin., Asri A. 2023. Penentuan Panjang Kritis Serat Alam… Vol 9 (2), 2023
Jenis Artikel: orginial research

## Penentuan Panjang Kritis Serat Alam
Menggunakan Metode Pull-Out Fiber Test
Syarifah Zulfa Afiana 1 , Hasanuddin 1 , Asifa Asri 1
1 Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Tanjungpura, Indonesia
Corresponding e-mail : syf.zulfaa@gmail.com
ABSTRAK. Penelitian mengenai papan komposit berpenguat serat alam masih banyak yang belum menunjukkan informasi tentang nilai panjang kritis serat
KATA KUNCI: Serat Alam, Panjang Kritis Serat, Pull- Out Fiber Test
Diterima: 28 Mei 2023 Direvisi: 31 Juni 2023 Diterbitkan: 16 Juli 2023 Terbitan daring: 16 Juli 2023
saat proses pabrikasi. Panjang kritis serat merupakan panjang terendah serat agar  dapat  berikatan  secara  optimal  dengan  matriks  dalam  proses pembuatan  papan  komposit.  Panjang  kritis  dari  serat-serat  tertentu diperlukan  agar  penguatan  serat  terhadap  matriks  pada  pabrikasi  papan komposit menjadi lebih efektif. Metode yang digunakan dalam menentukan nilai panjang kritis serat alam pada penelitian ini yaitu metode pull-out fiber test . Metode ini dilakukan dengan cara menanamkan serat tunggal ke dalam matriks pada kedalaman 1 mm dan 2 mm. Kemudian sampel diberi gaya tarik dengan arah  berlawanan  sehingga  mampu  mencabut  serat  tertanam.  Besar gaya dan kedalaman yang dihasilkan dalam uji pull-out kemudian digunakan untuk  mencari  nilai  tegangan  geser  antarmuka  matriks-serat.  Selain  itu, dilakukan  uji  kuat  tarik  serat  tunggal  untuk  mendapatkan  nilai  tegangan tarik serat. Pengujian dilakukan menggunakan alat Universal Testing Machine . Beberapa serat alam yang berpotensi menjadi penguat papan komposit dan belum  diketahui  nilai  panjang  kritis  seratnya  yaitu  serat ampas  tebu,  serat bundung,  dan  serat  pinang.  Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan didapatkan  nilai  panjang  kritis  serat  ampas  tebu  sebesar  9,82  mm,  serat bundung sebesar 3,67 mm, dan serat pinang sebesar 2,49 mm.

## 1. Pendahuluan
Pada  saat  ini  pengguna an  dan  pemanfaatan  material  komposit  semakin  berkembang.  Salah  satu  jenis  komposit yang  masih  banyak  diteliti  yaitu  komposit  dengan  material  pengisi  ( filler )  berupa  serat  baik  itu  serat   alam maupun  serat  buatan.  Serat  alam  memiliki  banyak  keunggulan  dibandingkan  dengan  serat  buatan.  Selain  mudah ditemukan,  serat  alam  mempunyai  nilai  yang  ekonomis  serta  dapat  didaur  ulang.  Pengguna an  serat  alam  tidak hanya  berfungsi  untuk  meningkatkan  kekuatan  saja  tetapi  juga  dapat  mengurangi  berat  material  komposit  yang

## Jurnal Phi
dihasilkan.  Dalam  rangka  meningkatkan  kekuatan  komposit,  perlu  dilakukan  modifikasi  pada  matriks  atau penguatnya  (Hapiz,  dkk,  2018).
Komposit  berpenguat  serat  dipengaruhi  oleh  beberapa  faktor,  antara  lain  yaitu  faktor  serat,  letak  serat, panjang  serat,  bentuk  serat,  matriks  yang  digunakan,  katalis,  dan  faktor  ikatan  serat -matriks.  Faktor  yang mempenga ruhi  variasi  panjang  serat  adalah  panjang  kritis  serat.   Panjan g  kritis  serat  merupakan  p anjang minimum  serat  pada  suatu  diameter  serat  yang   dibutuhkan  untuk  mencapai  teganga n  saat  patah  (Schwartz, 1984).  Dengan  kata  lain,  panjang  kritis  serat  merupakan  panjang  terendah  serat  agar  dapat  berikatan  secara optimal  dengan  pengikatnya  (matriks)  sehingga  pada  saat  pembuata n  papan  komposit  terutama  denga n filler berserat  pendek,  ukuran  serat  tidak  boleh  lebih  pendek  atau  lebih  panjang  daripada  panjang  kritisnya.  Dengan didapatkannya  informasi  panjang  kritis  serat,  pabrikasi  papan  komposit  serat  yang  dilakukan  akan mendapatkan  hasil  yang  lebih  efektif.
Penelitian  mencari  panjang  kritis  serat  alam  sudah  dilakukan  sebelumnya  oleh  Khoiruddin  (2013)  yang melakukan  studi  perbandingan  panjan g  kritis  sabut  kelapa,  serat  rami,  serat  ijuk,  dan  serat  kenaf  menggu nakan matrix  resin  epoxy.  Dari  penelitian  tersebut  didapatkan  nilai  panjang  kritis serat  rami  9  mm,  serat  kenaf  36  mm, serat  ijuk  11  mm,  dan  sabut  kelapa  36  mm.  Serat  rami  memiliki  diameter  terpendek  sehingga  sera t  rami merupakan  serat  yang  paling  kuat  dibandingkan  serat  yang  lainnya.
Metode  yang  dilakukan  untuk  menentukan  panjang  kritis  serat  yaitu  metode pull -out fiber test . Pull -out fiber  test adalah  tercabutnya  serat  dari  matriks  yang  disebabkan  ketika  matriks  retak  akibat  beban  tarik, kemampuan  untuk  menaha n  beban  akan  segera  berkurang  namun  komposit  masih  mampu  menahan  beban tersebut.  Seiring  dengan  bertambahnya  deformasi,  serat  akan  tercabut  dari  matrik  akibat debonding dan patahnya  serat  (Schwartz,  1984). Debonding adalah  lepasnya  ikatan  pada  bidang  kontak  resin  dengan   serat, serat  yang  terlepas  dari  ikatan  tidak  lagi  terbungkus  oleh  resin.  Hal  ini  disebabkan  gaya  geser  pada interface atau  gaya  tarik  antara  dua  elemen  yang  saling  kontak  tidak  mampu  ditahan  oleh  resin.
Nilai  panjang  kritis  serat  alam  seperti  serat  ampas  tebu,  serat  bundung,  dan  serat  pinang  masih  belum dipaparkan  pada  penelitian-penelitian  papan  komposit  serat  yang  telah  dilakukan.  Ketiga  jenis  serat  alam tersebut  memiliki  potensi  sebagai  bahan  penyusun  papan  komposit  karena  memiliki  kandungan  lignoselulosa yang  cukup  besar  untuk  dijadikan  penguat  pada  papan  komposit.   Selain  itu,  serat  ampas  tebu,  serat  bundung dan  serat  pinang  sangat  melimpah  dan  mudah  ditemukan  di  berbagai  daerah  di  Indonesia.  Oleh  karena  itu, mengingat  pentingnya  nilai  panjang  kritis  serat  dari  suatu  serat  yang  akan  digunakan  sebagai  penguat  papan komposit,  maka  pada  penelitian  ini  akan  dicari  nilai  panjang  kritis  serat  ampas  tebu,  serat  bundung,  dan  serat pinang  menggun aka n  metode pull-out  fiber  test .

## 2. Metode  Penelitian

## 2.1 Pembuatan  Serat Ampas Tebu
Ampas  tebu  direndam  1  hari  lalu  dicuci  bersih  untuk  menghilangkan  kandungan  glukosa  dan  zat  pe ngotor lainnya  yang  tidak  diperlukan.  Kemudian  ampas   tebu  disisir  dengan  sikat  kawat  untuk  menghilangkan  gabus yang  menempel  dengan  serat.  Serat  ampas  tebu  dikeringkan  dengan  diangin -anginkan  selama  7  hari.  Sera t  yang telah  kering  disisir  kembali  untuk  menghilangkan  gabus  yang  masih  menempel  pada  serat.  Serat  dalam  pelepah tebu  diambil  satu  persatu  secara  manual  dengan  menggun akan  tangan  untuk  mendapatkan  benang-b enang serat  tebu.  Serat  yang  sudah  kering  diukur  diameternya  menggunakan  mikrometer  sekrup.  Serat  ampa s  tebu direndam  di  dalam  larutan  alkali  (NaOH)  5%  selama  1  jam  dalam  wadah  plastik  (Darmansyah,  2018).  Wadah ditutup  menggu nakan  plastik wrapping sambil  ditekan  hingga  menyentuh  perm ukaan  air.  Tujuannya  agar perendama n  serat  tidak  terkontaminasi  dengan  udara  luar  dan  semua  bagian  serat  terendam  secara  merata. Kemudian  serat  dibilas  dengan  akuades  hingga  renda man  air  mencapai  pH  netral  yaitu  7  yang  diukur menggun akan  kertas  pH.  Lalu  dilakukan  pengeringan  serat  dengan  penje muran  kembali  selama  2  hari.  Setelah serat  kering,  lalu  serat  dipotong  sepanjang  5cm  untuk  uji pull-out dan  10cm  untuk  uji  kuat  tarik.
Afiana, SZ., Hasanuddin., Asri A. 2023. Penentuan Panjang Kritis Serat Alam… Vol 9 (2), 2023

## 2.2 Pembuatan Serat Bundung
Tanaman  bundung  yang  diambil  dipilih  yang  sudah  tua.  Bundung  yang  telah  diambil  dibersihkan  dan dikeringkan  selama  7  hari.  Setelah  kering,  serat  bundung  direndam  lagi  selama  24  jam  agar  memud ahkan penyerutan  menggu nakan  sikat  kawat.  Setelah  serat  bundung  diserut,   kemudian  dilakukan  perlakuan perendama n  dalam  5%  NaOH  selama  30  menit  pada  wadah  plastik  dan  ditutup  menggun akan  plastik  wr apping (Khaidar,  2019).  Kemudian  serat  dicuci  dengan  akuades  sampai  bersih  hingga  menunjukkan  pH  6,9 -7,1  dan dikeringkan  dengan  dijemur  hingga  kering.  Serat  yang  sudah  kering  lalu  diukur  diameternya  menggu nakan mikrometer  sekrup  kemudian  serat  dipoton g  sepanjan g  5cm  untuk  uji pull-out dan  10cm  untuk  uji  kuat  tarik.

## 2.3 Pembuatan  Serat  Pinang
Serat  pinang  diambil  dari  buah  yang  sudah  tua,  yang  ditandai  dengan  kulit  buah  pinang  yang  berwarn a  kuning agak kemeraha n.  Buah  pinang  direndam selama  tiga  hari,  untuk  memudahkan  pemisahan  serat  dari  daging  buah pinang.  Serat  yang  sudah  dipisahkan  lalu  dikeringkan  dibawah  sinar  matahari  selama  3  hari  denga n  dilakukan penimbangan  serat  sekali  setiap  harinya  agar  dapat  melihat  perubaha n  berkurangnya  kandunga n  air  didalam serat.  Serat  yang  sudah  kering  kemudian  direndam  menggun akan  larutan  NaOH  5%  selama  2  jam,  untuk membersihkan  daging  buah  yang  masih  tersisa.  Serat  sabut  pinang  dibilas  dengan  akuades   untuk menghilangkan  kandungan  NaOH yang  tersisa  hingga  mencapai  pH  netral.  Serat  pinang lalu  dikeringkan  kembali dengan  dijemur  dibawah sinar  matahari selama  2  hari  untuk  meghilangkan  kadar  air  yang  tersisa.  Setelah  kering dilakukan  pengukuran  diameter  menggun akan  mikrometer  sekrup  kemudian  serat  sabut  pinang  dipotong sepanjang  5cm  untuk  uji pull-out dan  uji  tarik.

## 2.4 Perlakuan  Alkali
Perlakuan  alkali  pada  serat  merupakan  proses  modifikasi  permukaan  serat  dengan  cara  perendaman  serat  ke dalam  basa  alkali.  Tujuan  dari  proses  alkalisasi   adalah  mengurangi   komponen  penyusun  serat  yang  kurang efektif  dalam  menentukan  kekuatan  antar  muka  yaitu  hemiselulosa,  lignin  atau  pektin.  Dengan  pengur angan komponen  lignin  dan  hemiselulosa,  akan  menghasilkan  struktur  permukaan  serat  yang  lebih  baik  dan   lebih mudah  dibasahi  oleh  resin,  sehingga  menghasilkan mechanical  interlocking yang  lebih  baik  (Shabiri,  2014). Masing-masing  serat  alam  diberikan  perlakuan  alkali  yang  berbeda,  dengan  konsentrasi  larutan  NaOH  5%. Konsentrasi   larutan  dihitung  berdasarkan  persentase  massa  per  volume  (% w /v).  Yaitu  dengan  mencampurkan 50  gram  NaOH  dengan  950  ml  aquades.  Perlakuan  alkali  dilakukan  pada  serat  ampas  tebu  dengan  peren daman selama  1  jam,  serat  bundun g  selama  30  menit,  dan  serat  pinang  selama  2  jam.

## 2.5 Pull-Out  Fiber  Test
Metode pull out fiber test dilakukan  denga n  menyiapkan  serat  dengan  panjang  minimal  2  cm.  Disiapkan  cetakan silikon  dibawah  kayu  penyangga  serat.  Satu-persatu  serat  direkatkan  pada  kayu  penyangga  yang  sudah ditempeli  perekat  secara  vertikal.  Larutan  matriks  dicampur  sesuai  denga n  takaran  yaitu  epoxy  berbanding hardener  2:1.  Kemudian  serat  dimasukkan  kedalam  cetakan  dengan  kedalaman  serat  masing-masing  1  m m  dan 2  mm.  Campuran  matriks  yang  sudah  didiamkan  beberapa  saat  untuk  menghilangkan  gelembung-g elembung lalu  dituangkan  kedalam  cetakan  yang  telah  disiapkan  dimana  serat  sudah  dimasukkan  terlebih  dahulu.  Setelah sampel  uji  selesai  dibuat  baru  dilakukan  pengujian pull-out  fiber  test s menggunakan Universal  Testing  M achine (UTM)  dengan  beban  maksimal  10  kg.  Sampel  yang  dihasilkan  dan  siap  untuk  dilakukan  uji  terlihat  pada  Gambar 1.  Setelah  pengujian pull -out fiber test s dilakukan,  akan  diketahui  kedalaman  yang  dibutuhkan  agar  serat  dapat tercabut  dari  matriks  (terjadi pull-out )  ataupun  kedalaman  serat  yang  mengalami  putus  diluar  matriks  (tidak terjadi pull-out ).
Gambar  1. Sampel  uji pull-out .

## 2.6 Uji Kuat Tarik Serat Tunggal
Pengujian  tarik  (tensile  test)  adalah  pengujian  mekanik  secara  statis  dengan  cara  sampel  ditarik  dengan pembebanan  pada  kedua  ujung  serat  dengan  gaya  tarik  yang  diberikan  sebesar  FT  (Newton).  Tujuannya  untuk mengetahui  sifat-sifat  mekanik  tarik  (kekuatan  tarik)  dari  komposit  yang  diuji  (Young  dan  Freedma n,  201 2).  Uji kuat  tarik  serat  tunggal  dilakukan  dengan  menyiapkan  serat  dengan  panjang  minimal  10  cm  untuk  serat  ampas tebu  dan  serat  bundung,  serta  minimal  5  cm  untuk  serat  pinang.  Setelah  itu  menggu nting  kertas  sesuai  standar acuan  seperti  pada  Gambar  2.(a).  Spesimen  uji  tarik  diletakkan  di  antara  kertas kemudian  ujung  serat  direkatkan pada  kertas  dengan  lem  perekat.  Tujuan  ditempelkannya  serat  di  kertas  agar  beban  tarik  hanya  ditahan  oleh serat,  sehingga  lembaran  penahan  serat  hanya  berfungsi  menahan  serat  agar  tidak  slip  dengan  penje pitnya. Spesimen  yang  sudah  jadi  dan  siap  dilakukan  pengujian  terlihat  pada  Gambar  2.(b).  lalu  dilanjutkan  ke  proses uji  tarik  menggun akan Universal  Testing  Machine (UTM).  Lembaran  kertas  dijepit  pada  cekam  mesin  uji  tarik serat,  lembaran  kiri  dan  kanan  penahan  serat  dipotong,  agar  beban  tarik  hanya  ditahan  oleh  seratnya  saja. Spesimen  ditarik  hingga  putus,  gaya  tarik  dicatat  sehingga  kekuatan  tarik  dapat  dihitung  dan  menda patkan hasil  yang  maksimal.
a) b)
Gambar  2. (a)  Spesimen  uji  tarik  berdasarkan  standar  ASTM  D 3379-75,  (b)  Spesimen  uji  tarik  serat  tunggal

## 2.7 Panjang  Kritis Serat
Panjang  kritis  bergantung  pada  diameter  serat  ( d ),  tegang an  tarik  (σ),  serta  tegang an  geser interfacial matriks- serat  (τ).  Persam aan  panjang  kritis  serat  ( l c ) sebagai  berikut  (Rusmiyatno,  2007).
𝑙 𝑐 = 𝜎 𝑑 2 𝜏 (1)
Metode yang  dilakukan  untuk  menentukan  panjan g  kritis serat  yaitu  metode pull-out fiber test .  Pengujian pull-out yaitu  serat  tunggal  ditanam  di  dalam  matriks  dengan  kedalaman  tertentu  kemudian  diberi  gaya  tarik yang  diharapkan  mampu  mencabut  serat  yang  tertanam.  Pengujian pull-out dilakukan  untuk  mendapatka n  nilai tegangan  geser interfacial antara  matriks  dan  serat.  Nilai  tegangan  geser  antara  matriks  dan  serat  dapat  dihitung
dari  besarnya  gaya  yang  digunakan  untuk  memutuskan/ mencabut  serat  dari  matriks  dengan  menggunakan persamaan  (Chandrab akty,  2011):
𝜏 = 𝐹 𝑚 𝜋 𝑑 𝑙 (2)
dengan  F m adalah  gaya  yang  diberikan  (N),  τ  adalah  tegangan  geser  interfasial  matriks  serat  (MPa),  d  adalah diameter  serat  (mm),  dan l adalah  kedalaman  tertana m  serat  (mm). Selain  uji pull -out ,  nilai  tegangan  tarik  serat  tunggal  juga  menentukan  panjang  kritis  serat  alam. Tujuannya  untuk  mengetah ui  sifat-sifat  mekanik  tarik  (kekuatan  tarik)  dari  komposit  yang  diuji  (Sears,  2002). Kekuatan  tarik  diukur  dengan  menarik  sekeping  sampel   dengan  dimensi  yang  seragam.  Tegangan  tar ik ( 𝜎 ) adalah  gaya  yang  diaplikasikan  (F T ),  dibagi  dengan  luas  penampan g  (A)  (Nugroho,  2017). 𝜎 = 𝐹 𝑇 𝐴 (3)
3. Hasil  dan  Pembahasan

## 3.1 Hasil  Uji  Pull-Out  Serat
Pengujian pull-out yaitu  serat  ditanamkan  kedalam  matriks  dengan  kedalaman  1  mm  dan  2  mm.  Sampe l  serat alam  yang  telah  ditanamkan  pada  matriks  kemudian  dilakukan  uji  tarik  pada  mesin  uji  universal.  Bagian  serat dan  matriks  yang  sudah  dicekam  pada  mesin  uji,  ditarik  pada  arah  yang  berlawanan  sampai  terjadi  per istiwa tercabutnya  serat  dari  matriks (terjadinya pull-out )  atau serat  mengalami  patah  atau  putus  diluar  matriks  (tidak terjadi pull-out ).  Setelah serat  tercabut  ataupun  men galami  putus  di luar  matriks  maka  nilai  gaya  yang  diberikan akan  muncul  pada  monitor  mesin.
Tabel  1. Hasil  Uji Pull-Out  Fiber  Test Kedalaman (mm) Gaya Rata-rata (N) Keterangan Ampas Tebu Bundung Pinang 1 mm 1,31 ± 0,57 18,29 ± 2,04 14,7 ± 0,98 Tercabut 2 mm 9,8 ± 1,70 26,79 ± 4,42 25,81 ± 3,96 Putus diluar matriks
Hasil uji pull-out serat disajikan dalam Tabel  1 menunjukkan bahwa pada kedalaman 1 mm serat ampas tebu, serat bundung,  dan serat pinang  mengalami pull-out atau serat tercabut  dari matriks.  Keadaan pull-out dapat  terjadi  karena  kemampuan  matriks  dalam  mentransfer  tegangan  sepanjang  permukaan  serat  rendah. Serat  gagal  melawan  gesekan  antara  permukaan  matriks -serat  akibat  beban yang  dikenakan sehingga  serat dapat tercabut dari matriks. Oleh karena itu, hasil gay a rata-rata yang diberikan (F m ) serta kedalaman serat (l) hingga terjadi pull-out dijadikan s ebagai data lanjutan untuk mencari nilai tegangan geser interfacial matriks-serat (  ). Gaya rata-rata y ang disajikan merupakan nilai rata-rata tiga sampel uji dari masing-masing s erat alam dengan ukuran  diameter  serat yang  identik.
Hasil uji pull-out pada kedalaman 2 mm menunjukkan bahwa ketiga serat alam tidak mengalami pull-out atau serat  mengalami patah diluar  matriks. Tidak terjadinya pull-out disebabkan oleh ketahanan serat  dalam melawan  gesekan  antara  permukaan  serat  dan  matriks  akibat  gaya  y ang  diberikan  lebih  tinggi  karena permukaan serat y ang terbasahi oleh  matriks lebih banyak. Oleh karena itu, data y ang dihasilkan tidak dapat diambil untuk  dilanjutkan  ke analisis berikutnya  dalam mencari  nilai panjang  kritis serat.

## 3.2 Nilai  Tegangan  Geser  Interfacial  Matriks-Serat
Proses  uji pull -out serat  yang  dilakukan  menghasilkan  informasi  mengenai  parameter  kedalaman  serat  tertanam serta  besarny a  gaya yang  diberikan  agar terjadi pull-out . Dari parameter tersebut, berdasarkan  pers amaan 2 maka  didapatkan nilai tegangan  geser interfacial matriks-serat seperti pada Tabel 2. Hasil tersebut (Tabel 2) menunjukkan bahwa  nilai tegangan  geser interfacial matriks-serat tertinggi berada  pada serat  bundung yaitu dengan  nilai rata-rata  sebesar 18,57  1,73 MPa,  dilanjutkan  dengan  serat pinang  sebesar 11,53  0,95 MPa dan
Afiana, SZ., Hasanuddin., Asri A. 2023. Penentuan Panjang Kritis Serat Alam… Vol 9 (2), 2023
nilai  teganga n  geser  terkecil  yaitu  serat  ampas  tebu  sebesar  1,85  0,85  MPa.  Hasil  tersebut  berbanding   lurus dengan  nilai  gaya  rata-r ata  yang  diberikan.
Tabel  2. Nilai  Tegangan  Geser  Interfacial  Matriks-Serat No. Nama Serat Diameter (mm) Gaya  (N) Tegangan Geser (MPa) 1 Ampas Tebu 0,22 1,96 2,84 0,23 0,98 1,36 0,23 0,98 1,36 Rata-rata 0,23  0,01 1,31  0,57 1,85  0,85 2 Bundung 0,31 16,66 17,12 0,31 17,64 18,12 0,32 20,58 20,48 Rata-rata 0,31  0,01 18,29  2,04 18,57  1,73 3 Pinang 0,39 14,70 12,00 0,41 15,68 12,18 0,42 13,72 10,40 Rata-rata 0,41  0,02 14,70  0,98 11,53  0,98
Nilai  tegangan  geser  menunjukkan  besarnya  daya ikat interfacial antara  matriks  dan  serat.  Semakin  besar nilai  tegangan  geser  maka  daya  ikat interfacial matriks -serat  semakin  besar.  Daya  ikat  yang  kuat  menyebabkan gaya yang  dibutuhkan  untuk  terjadi pull -out menjadi lebih  besar  pula. Interface yang  kuat  memberikan  kekuatan yang  tinggi,  begitu  juga  sebaliknya.  Semakin  besar  kekuatan  ikatan  geser interfacial matriks-serat  maka  akan dihasilkan  komposit  dengan  transfer  beban  yang  lebih  efektif.

## 3.3 Hasil Uji Tarik Serat Tunggal
Kekuatan  tarik  serat  adalah  besarnya  gaya  yang  dibutuhkan  untuk  menarik  serat  tunggal  sampai  titik  putus. Pengujian  tarik  serat  tunggal   menghasilkan  nilai  gaya  tarik  maksimum  (F T )  saat  serat  mengalami  patah .  Gaya tarik  yang  didapatkan  lalu  dibagi  dengan  luasan  serat  untuk  menghasilkan  nilai  tegangan  tarik  serat. Berdasarkan  persamaan  3  maka  didapatkan  nilai  tegangan  tarik  serat  tunggal  seperti  pada  Tabel  3.  Hasil  uji tarik  serat  tunggal  (Tabel  3)  menunjukkan  bahwa  nilai  tegang an   tarik  terbesar  berada  pada  serat  bundung sebesar  390,66  59,71  MPa,  kemudian  diikuti  dengan  serat  ampas  tebu  sebesar  141,04  20,92  MP a  dan tegangan  tarik  terkecil  berada  pada  serat  pinang  dengan  nilai  sebesar  136,68  8,05  MPa.
Tabel  3. Hasil  Uji  Tarik  Serat  Tunggal No. Nama Serat Diameter (mm) Gaya (N) Tegangan Tarik (MPa) 1 Ampas Tebu 0,22 4,90 128,97 0,22 4,90 128,97 0,23 6,86 165,20 Rata-rata 0,22  0,01 5,55  1,13 141,04  20,92 2 Bundung 0,35 33,32 346,50 0,35 35,28 366,88 0,35 44,10 458,60 Rata-rata 0,35  0,01 37,57  5,74 390,66  59,71 3 Pinang 0,41 18,62 141,10 0,42 17,64 127,39 0,42 19,60 141,54 Rata-rata 0,42  0,01 18,62  0,98 136,68  8,05
Berdasarkan  persamaan  3  secara  kualitatif  dapat  dikatakan  bahwa  diameter  serat  dapat  mempengaruhi besarnya kekuatan  tarik  serat.  Semakin  kecil  diameter  maka  kekuatan  tariknya semakin  besar.  Berdasarka n  hasil dari  ketiga  jenis  serat  pada Tabel  3,  serat  ampas  tebu  memiliki  diameter  yang  paling kecil  namun  nilai  teg angan tarik  terbesar  berada  pada  serat  bundung.  Hal  tersebut  dapat  terjadi  karena  baik  serat  ampas  tebu,  serat bundung,  dan serat  pinang  memiliki karakteristik  serat yang  berbeda -beda  sehingga selain  ukuran  diameter  dan besar  gaya  yang  diberikan  terdapat  parameter  lain  yang  berperan  dalam  peningkatan  kekuatan  tarik  serat  alam salah  satunya  yaitu  kandungan  kimia  yang  ada  pada  serat.
Serat  ampas  tebu  dan  serat  pinang  memiliki  kandungan  selulosa  yang  cukup  tinggi.  Kadar  selulosa  pada serat  ampas  tebu  yaitu  sebesar  52,7%  sedangkan  pada  serat  pinang  sebesar  53,20%.  Keduanya  memiliki kandungan  selulosa  yang  tidak  jauh  berbeda.  Sedan gkan  pada  serat  bundung  yang  memiliki  besaran  nilai tegangan  geser  maupun  tegangan  tarik  tinggi  secara  stabil  menandakan  bahwa  serat  bundung  memiliki  sifat fisis  dan  mekanis  yang  lebih  unggul.  Hal  ini  didukung  oleh  kandungan  serat  bundung  yang  terdapat  jaringan parenkim  yang  tersebar  sangat  rapat  dan  merata,  serta  keberada an  jaringan  parenkim  ini  sangat  banyak sehingga  menyebabkan  serat  bundung  m emiliki  kekuatan  yang  tinggi  khususnya  kekuatan  mekanik  pada  serat (Sitohang,  2015).  Gambar  3.  merupakan  kondisi  fisik  dari  serat  ampas  tebu,  serat  bundung,  dan  serat  pinang yang diperbesar menggunakan kamera makro smartphone .
a) b) c)
Gambar  3. Bentuk  fisik (a)  Serat  tebu  diperbesa r  9x  (b)  Serat  bundung  diperbesar  9x  (c)  Serat  pinang  diperbesar 7x.

## 3.4 Nilai Panjang Kritis Serat Alam
Panjang  kritis  bergantung  pada  diameter  serat  ( d ),  tegangan  tarik  (σ),  serta  tegangan  geser interfacial matriks - serat  (τ).  Berdasarkan  Gambar  4.  diketahui  bahwa  serat  ampas  tebu  memiliki  nilai  panjang  kritis  paling besar  yaitu  dengan  rata-rata  9,82  4,53  mm.  Serat  ampas  tebu  memiliki  nilai  standar  deviasi  yang  relatif  lebih besar.  Hal  ini  disebabkan  oleh  nilai  panjang  kritis  dari  tiga  sampel  serat  ampas  tebu  memiliki  rentan g  yang cukup  jauh  yaitu  5  mm,  10,45  mm  dan  14  mm.  Selain  itu  dari  ketiga  sampel  nilai  panjang  kritis,  terlihat perbedaan  angka  yang  cukup  jauh  antara  serat  ampas   tebu  dan  serat  lainnya.  Hal  ini  disebabkan  karena rapuhnya  sampel  serat  ampas  tebu  yang  dihasilkan.  Kerapuha n  serat  tebu  dapat  dilihat  berdasarkan  besar  gaya yang  diberikan  pada  proses  uji  tarik  serat  tunggal.  Besar  gaya  yang  diberikan  pada  serat  ampas  tebu  hingga serat  terputus  memiliki  nilai yang sangat  kecil yaitu  dengan  gaya  rata -rata sebesar  5,55  1,13  MPa  (dapat  dilihat pada  Tabel  3).
Afiana, SZ., Hasanuddin., Asri A. 2023. Penentuan Panjang Kritis Serat Alam… Vol 9 (2), 2023
Gambar  4. Grafik  nilai  panjang  kritis  serat  alam
Ketiga  sampel  serat  bundung  (berdasarkan  Gambar  4.)  tidak  memiliki  perbedaan  nilai  panjang  kritis serat  yang  signifikan.  Nilai  tegangan  geser interfacial dan  nilai  teganga n  tarik  serat  bundung  yang  tinggi menghasilkan  nilai  panjang  kritis  rata-rata  sebesar  3,67  0,22  mm.  Begitu  pula  dengan  serat  pinang,  ketiga sampel  serat  memiliki  perbedaan  nilai  panjang  kritis  yang  kecil.  Nilai  panjang  kritis  serat  pinang  rata -rat a  yang dihasilkan  yaitu  sebesar  2,49  0,34  mm.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  nilai  rata -rata  panjang  kritis  serat ampas  tebu yang  dihasilkan  adalah  sebesar  9,82  mm,  serat  bundung  sebesar  3,67  mm,  dan  serat  pinang  sebesar 2,49  mm.  Nilai  panjang  kritis  tersebut  digunakan  untuk  membuat  papan  komposit  serat  alam  sehingga   dapat dihasilkan  papan  komposit  dengan  transfer  beban  yang  lebih  efektif.

## Keterlibatan  Penulis
SZA  melakukan  analisis  data,  menulis  manuskrip  original  dan  menulis  manuskrip  revisi.  H  mengedit  manuskrip dan  melakuka n  revisi.  AA  memberi  gagasan  pokok  ide  penelitian.

## Daftar  Pustaka
Chandrabakty, S., 2011. Pengaruh Panjang Serat Tertanam Terhadap Kekuatan Geser Interfacial Komposit Serat Batang Melinjo-Matriks  Resin Epoxy. Jurnal Mekanikal, 2(1),  1-9.
Darmansyah, J. M. T. E. A., 2018. Sintesis Mekanik Komposit Epoxy Berpenguat Serat Tebu (Tinjauan Pengaruh Fraksi Volume Serat Terhadap Kekuatan Tarik dan Kekuatan Bending). Lampung, Teknik Kimia,  Universitas Lampung .
Khaidar, H. R., 2019. Analisis Kekuatan Tarik Serat Bundung (Scirpus grossus) dengan Variasi Perlakuan Alkali. Pontianak, Universitas Tanjungpura.
Khoiruddin, M., 2013. Studi Perbandingan Panjang  Kritis Pada Beberapa Macam Serat Alam dengan Metode Pull Out Fiber Test. Surakarta, Universitas Sebelas Maret.
Afiana, SZ., Hasanuddin., Asri A. 2023. Penentuan Panjang Kritis Serat Alam… Vol 9 (2), 2023
Nugroho,  G.  E.,  2017. Karakteristik  Komposit  Berpenguat  Serat  Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit  Menggunakan  NaOH  Dengan Fraksi  Volume  4%,  6%  dan  8%. Yogyakarta,  Universitas  Sanata  Dharma.
Hapiz,  P.,  Doyan,  A.,  dan  Sedijani,  P.,  2018.  Uji  Mekanik  Material  Komposit  Serat  Pinang. Jurnal  Penelitian  Pendidikan  IPA (JPPIPA), 4(2), 1-2.
Rusmiyatno, F., 2007. Pengaruh fraksi Volume Serat Terhadap Kekuatan Tarik Dan Kekuatan Bending Komposit Nylon/Epoxy Resin Serat Pendek Random. Semarang, Universitas Negeri Semarang.
Schwartz, M., 1984. Composite Material Handbook. Graw Hill  Book Company.
Young, H. D. dan Freedman, R.A. 2012. Sears dan Zemansky's University Physics Jilid 13. Boston , Addison Wesley.
Shabiri, d., 2014. Pengaruh Rasio Epoksi/Ampas Tebu Dan Perlakuan Alkali Pada Ampas Tebu Terhadap Kekuatan Bentur Komposit Partikel Epoksi Berpengisi Serat Ampas Tebu. Jurnal Teknik, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Sitohang, N., 2015. Studi Pemanfaatan Rumput Bundung  (Scirpus Grossus Linne) Sebagai Serat Alami Bahan Alat Penangkapan Ikan Dengan Pengujian Kekuatan Putus (Breaking Strength) dan Kemuluran (Elongation). Pekanbaru, Universitas Riau, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan.