Dinamika Teknik Mesin. Sudimanto dkk.: Pengaruh perbandingan komposit hybrid serat bambu-fiberglass/polyester tak jenuh terhadap kekuatan bending dalam kondisi kering dan basah. Pengaruh Perbandingan Komposit Hybrid Serat Bambu-Fiberglass/Polyaster Tak Jenuh Terhadap Kekuatan Bending Dalam Kondisi Kering dan Basah The Effect of Comparison of Unsaturated Bamboo Fiber-Fiberglass/Polyaster Hybrid Composites on Bending Strength in Dry and Wet Conditions Sudimanto1, Sugiman2, Sujita3 Jurusan teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mataram, Jln. Majapahit no. 62, Mataram, Nusa Tenggara Barat, 83125, Indonesia, Telp. 085139052366 *E-mail: ARTICLE INFO ABSTRACT Article History: Received Accepted Available online composite fiber, hybrid, fiberglass, Keywords: bamboo absorption, bending strength Industries in the field of nonmetallic materials are have currently been widely developed and researched, in order to obtain appropriate new materials. One of the materials that is currently widely developed is composite materials in the form of natural fibers and synthesis fibers, which have the advantages of light weight, corrosion resistance, economy, and insensitive to chemicals. The potential of natural fibers and synthetic fibers as composite materials continues to be developed and in demand. For this reason, this study aims to determine the effect of the comparison of hybrid composites of bamboo fiber- fiberglass / unsaturated polyasters on bending strength in dry and wet conditions. fibers measuring 5 mm, with random fiberglass measuring 30 cm x 30 cm with a configuration of FBFBFBF, BFBFBFB, 2F3B2F, 6F, 3B (F = Fiberglass, B = Bamboo) in dry and wet conditions, using unsaturated polyester resin and made with vacuum infusion molds. Bending specimens and testing procedures refer to the ASTM D790 standard. The method is carried out using bamboo The results of this study show that the bending strength and elastic modulus of hybrid composites in dry conditions are higher than in wet conditions. The bending strength and modulus of hybrid composites with fiberglass in the outermost layer provide higher values than other hybrid composites in both dry and wet conditions. 1
Dinamika Teknik Mesin. Sudimanto dkk.: Pengaruh perbandingan komposit hybrid serat bambu-fiberglass/polyester tak jenuh terhadap kekuatan bending dalam kondisi kering dan basah. Dinamika Teknik Mesin, Desember 2022. 1. PENDAHULUAN Rianto (2018) mengemukakan saat ini industri dalam bidang material telah berkembang pesat. Berbagai macam jenis bahan telah banyak dikembangkan dan juga diteliti demi mendapatkan material bahan baru yang tepat guna, biaya produksi yang rendah dan ramah lingkungan. Salah satu bahan yang sekarang ini banyak diteliti dan dikembangkan yaitu material bahan komposit. Komposit memiliki berbagai kelebihan. Kelebihan yang dimiliki komposit yaitu ringan, tahan korosi dan memiliki biaya yang lebih murah. Material komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing- masing bahan berbeda. Tanaman bambu tali merupakan salah satu material serat alam, tanaman yang tumbuh subur di Indonesia terutama di daerah Pulau Jawa. Sehingga kegunaan atau manfaat tanaman bambu ini masih bisa dimaksimalkan dan hasilnya bisa merubah pendapatan si penanam bambu (Kosjoko, 2017). Bambu juga merupakan salah satu alternatif yang cocok untuk mengurangi atau bahkan menggantikan serat buatan seperti fiberglass. Strip bambu dapat didesain menjadi bentuk yang mempunyai kekuatan yang lebih tinggi dengan membuat menjadi kompositnya (Catur, 2015). Serat bambu mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan dengan serat sintetis. Keunggulan dari serat bambu adalah densitas rendah, harga lebih murah, ramah lingkungan dan tidak membahayakan kesehatan (Wahyudi, 2015). Untuk menghasilkan komposit serat bambu yang baik, kandungan lignin dalam serat bambu harus dihilangkan karena menghasilkan ikatan antara serat dan matrik yang buruk (Budiman, 2016). Fiberglass adalah salah satu jenis bahan fiber yang memiliki keunggulan yaitu kuat namun tetap ringan. Walaupun tidak sekaku dan seringan bahan carbon fiber, fiberglass lebih ulet dan relatif lebih murah di pasaran. Fiberglass biasa digunakan untuk bahan pembuatan pesawat terbang, perahu, bodi atau interior mobil, dan lain-lain (Sarudin, 2019). Salah satu serat yang paling umum digunakan dalam pembuatan komposit adalah fiberglass, keunggulan yang dimiliki fiberglass antara lain kekuatan yang tinggi, mudah dibentuk menggunakan cetakan dan ringan. Setiawan et al. (2019) telah meneliti sifat mekanik komposit serat gelas pada lapisan yang berbeda. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposisi variasi lapisan yang memiliki tegangan tarik dan tegangan bending paling tinggi terdapat pada perbandingan variasi 5 lapisan dengan nilai tegangan tarik sebesar 60,2719 N/mm2 dan tegangan bending sebesar 116,93 N/mm2. Sedangkan tegangan tarik dan tegangan bending paling rendah terdapat pada variasi 2 lapisan dengan nilai tegangan tarik 33,2882 N/mm2 dan nilai tegangan 2
Dinamika Teknik Mesin. Sudimanto dkk.: Pengaruh perbandingan komposit hybrid serat bambu-fiberglass/polyester tak jenuh terhadap kekuatan bending dalam kondisi kering dan basah. bending sebesar 100,84 N/mm2. Penelitian tersebut mengindikasikan bahwa komposisi variasi lapisan fiberglass menentukan tinggi rendahnya sifat mekanik komposit yang dihasilkan. Sifat mekanik suatu material dalam lingkungan basah merupakan hal yang sangat penting karena menentukan kualitas material itu sendiri. Pada lingkungan basah, material komposit dengan molekul air akan masuk dengan cepat pada permukaan antara penguat (serat, filler) dan matrik pada komposit, hal ini disebabkan oleh proses kapilaritas. Ketertarikan dilakukannya penelitian akan pengaruh penyerapan air terhadap epoxy juga sudah banyak dilakukan, karena penyerapan air pada epoxy dapat menyebabkan pengaruh buruk bagi kekuatan epoxy resin yang dikenal cukup baik sebagai bahan perekat. Pengaruh penyerapan air biasanya berhubungan dengan beberapa faktor, salah satunya adalah pengaruh struktur mikro yang terdapat pada jaringan epoxy dan juga interaksi yang ditimbulkan oleh air dan epoxy. Berdasarkan dari latar belakang di atas timbullah gagasan untuk pengembangan agar memperoleh komposit dengan karakteristik yang kuat dan ringan oleh karena itu kami melakukan pengamatan tentang Pengaruh Perbandingan Komposit Hybrid Serat Bambu- Fiberglass/Polyaster Tak Jenuh Terhadap Kekuatan Bending Dalam Kondisi Kering Dan Basah. Hal ini karena fiberglass dan bambu mempunyai kekakuan yang berbeda, sehingga hybrid bambu-fibreglass akan berpengaruh pada kekuatan bending. 2. METODE PENELITIAN Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental dengan prosedur penelitian seperti yang terlihat pada gambar 1. a. Ekstraksi Serat Bambu b. Proses Penjemuran Serat Bambu 3
Dinamika Teknik Mesin. Sudimanto dkk.: Pengaruh perbandingan komposit hybrid serat bambu-fiberglass/polyester tak jenuh terhadap kekuatan bending dalam kondisi kering dan basah. c. Pemotongan Serat Bambu d. Perlakuan Perendaman dengan Alkali (NaOH) e. Pembuatan Komposit Beberapa variabel yang diuji pada penelitian ini antara lain serat bambu 5mm, konsentrasi NaOH 8%, resin polyster tak jenuh, serat fiberglass acak dan serat bambu, uji bending. Adapun rasio perbadningan komposit Hybrid serat bambu Fiberglass/Polyaster tak jenuh divariasikan yaitu konfigurasi yang diteliti (fiberglass acak) dan serat bambu dengan susunan serat, FBFBFBF, BFBFBFB, 2F3B2F, 3B, 6F (dimana F = fiberglass, B = serat bambu) perendaman selama 15 hari. 4
Dinamika Teknik Mesin. Sudimanto dkk.: Pengaruh perbandingan komposit hybrid serat bambu-fiberglass/polyester tak jenuh terhadap kekuatan bending dalam kondisi kering dan basah. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Grafik perbandingan kekuatan bending komposit hybrid antara lapisan serat bambu- fiberglass acak (kering dan basah). ) a P M 40 0 ( g n i d n e B 35 0 30 0 25 0 n a t a u k e K FBFBFBF BFBFBFB 2F3B2F 6F 20 0 Konfiguras i 15 0 Fiberglass Acak Kering Fiberglass Acak 10 Basah 0 Bambu Kering Bambu Basah 3B Gambar 2. Kekuatan bending komposit hybrid serat bambu-fiberglass acak (kering dan basah) 50 0 kekuatan bending komposit hybrid dengan beberapa konfigurasi dalam kondisi kering dan basah. Pada grafik terlihat bahwa kekuatan bending yang diperoleh, diawali dengan tiga grafik terbesar terjadi pada konfigurasi 6F, 2F3B2F dan FBFBFBF dalam kondisi kering dan basah. Terlihat besar kekuatan bending dipengaruhi oleh perlakuan perendaman pada komposit yang digunakan, dari konfigurasi tersebut kekuatan bending dalam kondisi kering lebih tinggi dibandingkan dengan kondisi basah. Kekuatan bending untuk konfigurasi 6F, 2F3B2F dan FBFBFBF untuk fiberglass acak dalam kondisi kering lebih tinggi masing-masing sekitar 240,4%, 85,8% dan 5,2% dibandingkan kondisi basah. Gambar 4.1 menunjukkan dua grafik dengan kekuatan bending terendah yaitu konfigurasi BFBFBFB dan 3B. Kekuatan bending untuk konfigurasi BFBFBFB dan 3B untuk fiberglass acak dalam kondisi kering lebih tinggi masing- masing sekitar 3,3% dan 12,2% dibandingkan kondisi basah. Secara umum untuk semua konfigurasi kekuatan bending kondisi kering lebih tinggi dibandingkan kondisi basah. Hal ini disebabkan karena dalam kondisi basah ada beberapa faktor yang mempengaruhi diantaranya air distilat, suhu dan lama perendamannya selain itu juga, semakin lama perendaman tingkat penyerapan airnya akan meningkat dan memiliki penyerapan air yang tinggi. Maka dari itu pada saat spesimen uji bending specimen dengan kondisi basah tidak mengalami patah melainkan ulet dibandingkan spesimen kondisi kering. 5
Dinamika Teknik Mesin. Sudimanto dkk.: Pengaruh perbandingan komposit hybrid serat bambu-fiberglass/polyester tak jenuh terhadap kekuatan bending dalam kondisi kering dan basah. 4.3 Modulus Elastisitas Bending ) a P M ( 15000 10000 s a t i s i t s a l E 5000 0 s u u d o M l FBFBFBF BFBFBFB 2F3B2F Konfigurasi 6F 3B Fiberglass Acak Kering Fiberglass Acak Basah Bambu Kering Bambu Basah Gambar 4.2 Grafik perbandingan modulus elastisitas komposit hybrid antara lapisan serat bambu-fiberglass acak (kering dan basah). Gambar 4.2 menunjukkan perbandingan grafik nilai modulus elastisitas komposit hybrid dengan beberapa konfigurasi untuk kondisi kering dan basah. Pada grafik nilai modulus elastisitas terlihat bahwa nilai grafik kondisi basah cenderung menurun dari pada kondisi kering. Jika dibandingkan nilai modulus elastis yang dihasilkan kondisi kering lebih tinggi dari pada kondisi basah. Nilai modulus elastisitas untuk konfigurasi 6F, 2F3B2F dan FBFBFBF untuk fiberglass acak dalam kondisi kering lebih tinggi masing-masing sekitar 59,6%, 10,1% dan 50,3% dibandingkan kondisi basah. Begitu juga pada konfigurasi dengan besar nilai modulus elastisitas terendah yaitu konfigurasi BFBFBFB dan 3B. Nilai modulus elastisitas dari kedua konfigurasi dengan kondisi kering lebih tinggi dibandingkan kondisi basah. Pada konfigurasi BFBFBFB dan 3B untuk fiberglass acak dalam kondisi kering lebih tinggi masing-masing sekitar 6,9% dan 61,9% dibandingkan kondisi basah. Penurunan modulus elastisitas pada kondisi basah disebabkan oleh pengaruh perendaman dengan suhu 50℃ selama 15 hari, dan selain itu juga berbanding lurus dengan penyerapan air dimana meningkatnya penurunan nilai modulus elastisitasnya. 6
Dinamika Teknik Mesin. Sudimanto dkk.: Pengaruh perbandingan komposit hybrid serat bambu-fiberglass/polyester tak jenuh terhadap kekuatan bending dalam kondisi kering dan basah. 1 0 9 8 7 6 5 4 3 FBFBFBF BFBFBFB 2F3B2F 6F 3B Nilai defleksi saat beban patah komposit hybrid serat bambu-fiberglass. Pada grafik terlihat bahwa nilai defleksi yang dihasilkan bervariasi untuk setiap konfigurasi dan kondisi perendaman, namun tidak dapat dipastikan bahwa itu pengaruh dari jumlah lapisan. Pada kondisi kering, seperti yang terlihat pada komposit (konfigurasi 6F) memiliki besar nilai defleksi paling rendah sekitar -47,5% dibanding konfigurasi 3B. Pada grafik untuk lapisan fiberglass acak yang diletakkan di bagian luar, pada konfigurasi 2F3B2F dan FBFBFBF memberikan besar nilai defleksi sekitar 45,0% dan 32,5% lebih tinggi dibandingkan dengan konfigurasi 3B, sedangkan lapisan bambu paling luar, pada konfigurasi BFBFBFB memberikan nilai defleksi sekitar 85,7% (fiberglass acak) lebih tinggi dibanding konfigurasi 3B. Sedangkan bila dibandingkan antara konfigurasi 2F3B2F dengan FBFBFBF, perbedaan nilai defleksi untuk 2F3B2F (fiberglass acak) lebih tinggi sekitar 9,4% dari nilai defleksi FBFBFBF. Pada perbandingan konfigurasi dengan BFBFBFB, nilai defleksi lebih rendah sekitar -28,0% dari nilai defleksi konfigurasi FBFBFBF. 4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan 1. Kekuatan bending dan modulus elastis komposit hibrid pada kondisi kering lebih tinggi dibandingkan pada kondisi basah. 2. Kekuatan bending dan modulus elastisitas komposit hybrid dengan fiberglass di lapisan terluar memberikan nilai yang lebih tinggi dibanding komposit hibrid yang lain baik pada kondisi kering dan basah. DAFTAR PUSTAKA Achmad, A., 2019, Physical Theraphy Special Test II, Makassar, Profesional Physiotherapy. Budiman, A., Sugiman., 2016, Karakteristik Sifat Mekanik Komposit Serat Bambu Resin Polyester Tak Jenuh Dengan Filler Partikel Sekam, Jurnal Dinamika Teknik Mesin (JTM) : Vol. 6 No.1. Catur, A.D., 2015, Pengaruh Penguatan Polyurethane Rigid Foam Dengan Square Cells Terhadap Tegangan Bending Dan Tekan Panel Sandwich Sebagai Bahan Lambung Haluan Perahu, Simposium Nasional RAPI XIV FT UMS, ISSN 1412-9612. Gibson, F.R., 1994, "Principles of Composite material Mechanis", International Edition", McGraw-Hill Inc, New York. Kosjoko., 2014, Pengaruh Perendaman (NaOH) Terhadap Kekuatan Tarik dan Bending Bahan Komposit Serat Bambu Bermatriks Polyester. Fakutas Teknik Mesin, Unmuh Jember. Jember. Kosjoko., 2017, Pengaruh Perlakuan Alkali Terhadap Kekuatan Tarik dan Bending Bahan Komposit Serat Bambu Tali (Gigantochloa Apus) Bermatriks Polyester, Prosiding Sensei, Vol. 1, No. 1, pp. 171- 178. Matthews, F.L., and Rawlings, R.D., 1993, Composite Material Engineering and Science, Imperial College of Science, Technology and Medicine: London, UK. 7
Dinamika Teknik Mesin. Sudimanto dkk.: Pengaruh perbandingan komposit hybrid serat bambu-fiberglass/polyester tak jenuh terhadap kekuatan bending dalam kondisi kering dan basah. Nugroho, Y.A., Lagiyono., Sidiq, M.F., 2016, Study Sifat Mekanik Komposit Matrik Polyester Yang Diperkuat Serat Bambu Tali Dan Serbuk Jati, Universitas Pancasakti, Vol.11 No.2. Riyanto, A., dan Irfa'I, M.A., 2018, Pengaruh Fraksi Volume Serat Komposit Hybrid Berpenguat Serat Bambu Acak dan Serat E-Glass Anyam dengan Resin Polyester Terhadap Kekuatan Bending, JTM, Vol. 6, No. 2. Saidah, A., Susilowati, S.E., Nofendri, Y., 2019, Effect of fiber loading and alkali treatment on rice straw fiber reinforced composite for automotive bumper beam application, Vol. 24, pp. 48.0. Setiawan, A.T., Salimin., Endriatno, N., 2019, Analisa Sifat Mekanik Komposit Serat Gelas Pada Lapisan Yang Berbeda, Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin, Vol. 4, No. 2. Shultoni A. 1983, Petunjuk Ilmiah Pengawetan Bambu Tradisional Dengan Peredaman Dalam Air, International Devolopment Research Center, Otawa, Canada. Sugiman., Setyawan, P.D., Anshari, B., 2019, Effects Of Alkali Treatment Of Bamboo Fibre Under Various Conditions On The Tensile And Flexural Properties Of Bamboo Fibre/Polystyrene-Modified Unsaturated Polyester Composites, Journal of Engineering Science and Technology, Vol. 14, No. 1, pp. 026-046. Sulistijono., 2008, Analisa Pengaruh Fraksi Volume Serat Kelapa Pada Komposit Matriks Polyester Terhadap Kekuatan Tarik, Impact Dan Bending, Tugas Akhir, ITS, Surabaya. Zainuri, A., Catur, A.D., Zazali, M., 2019, Pengaruh Variasi Jumlah Lapisan Fiberglass dan Anyaman Bambu Terhadap Kekuatan Bending Komposit dengan Metode VAKUM ASSISTED RESIN INFUSSION (VARI), Momentum, Vol. 15, No, 1, Hal. 23-26. 8