Studi sifat mekanis komposit epoxy berpenguat serat sisal orientasi acak yang dicetak dengan teknik hand-lay up

Abstract

Abstrak:

Tanaman sisal tumbuh liar di daerah kering berbatuan seperti di pulau Nusa Penida kabupaten Klungkung, yang oleh penduduklokal disebut tanaman bagu. Serat sisal sangat kuat oleh karena itu dahulu banyak digunakan sebagai tali-temali penambatjukung atau perahu, sebelum dikenalnya tali nilon seperti saat ini. Belakangan ini serat alam termasuk sisal banyakdikembangkan sebagai penyusun komposit. Komposit serat sisal dapat dibudidayakan dengan mudah dan murah sehinggaketersediaannya bisa berkelanjutan, serta ramah terhadap lingkungan. Kekuatan mekanis komposit yang diperkuat denganserat alam dapat ditingkatkan dengan mengatur perbandingan fraksi volume serat di dalam komposit tersebut. Tujuanpenelitian ini adalah menyelidiki pengaruh fraksi volume serat terhadap sifat tarik dan lentur komposit berpenguat serat sisaldengan matriks epoxy. Serat sisal diperoleh dengan cara ekstraksi yaitu perendaman dan penyisiran, kemudian dipotongdengan ukuran panjang 3 cm. Serat sisal mengalami perlakuan dalam larutan alkali 5% NaOH selama 2 jam. Matriks yangdigunakan adalah epoxy resin, dengan hardener versamid. Komposit dibuat dengan teknik press hand lay-up, dengan variasifraksi volume serat sisal 15%, 20%, dan 25% yang disusun secara acak. Komposit hasil cetakan mengalami post curing padasuhu 65 oC selama 2 jam. Spesimen uji tarik dibuat berdasarkan standar ASTM D3039, dan uji lentur mengacu pada standarASTM D790M. Pengujian tarik dilakukan dengan mesin uji tarik universal, dan pengujian lentur dengan metode tiga titikpembebanan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan tarik dan modulus elastisitas tarik komposit meningkat seiringdengan meningkatnya fraksi volume serat, dan nilai optimum terjadi pada fraksi volume serat 25%, yaitu 19,77 MPa untukkekuatan tarik, dan 2,83 GPa untuk modulus elastisitas, sementara regangan tarik optimum terjadi pada fraksi volume serat15%, yaitu sebesar 1,01%. Kekuatan lentur dan modulus lentur serta regangan lentur juga meningkat seiring denganmeningkatnya fraksi volume serat, dan nilai optimum dicapai pada komposit dengan fraksi volume serat 25%, yaitu 88,48 MPa,untuk kekuatan lentur, dan 0,259 GPa untuk modulus elastisitas lentur, serta regangan lentur sebesar 7,55%.Kata kunci: Serat sisal, komposit epoxy, fraksi volume, kekuatan tarik, kekuatan lentur

Abstract:

The sisal plant (Agave sisalana) grows wild in arid areas such as the rocky island of Nusa Penida in Klungkung regency, andlocal people call bagu plants. Sisal fiber is very strong that is why it widely used as rigging on boats or ships, before they knownylon rope. Currently, natural fibers including sisal has been developed as elements to produce composites. Sisal fibers can becultivated easily and inexpensively so that availability will be sustainable and environmentally friendly. Mechanical strength ofcomposites that reinforced with natural fibers can be improved by setting the ratio of fibers volume fraction in the composite.The aim of this study was to investigate the effect of fiber volume fraction on tensile and flexural properties of composite withsisal fiber and epoxy matrix. Sisal fibers obtained with extraction process by soaking and combing, then cut to a length of 3 cm.Sisal fibers undergo treatment in an alkaline solution of 5% NaOH for 2 hours. The matrix used is epoxy resin, with a hardenerversamid. Composites was made by hand lay-up technique, with a variation of fibers volume fraction of 15%, 20%, and 25%which were arranged randomly. Composite underwent post curing at a temperature of 65 ° C for 2 hours. Tensile testspecimens were made based on the standard ASTM D3039, and the flexural test based on ASTM standards D790M. Tensiletest was conducted by using universal tensile testing machine, and flexural test with a three-point loading method. The resultsshowed that the tensile strength and tensile modulus of elasticity of the composite increases with increasing fibers volumefraction, and the optimum value occured in the fibers volume fraction of 25%, the highest value of 19.77 MPa for tensilestrength, and 2.83 GPa for the modulus of elasticity, while the strain optimum occured on the fibers volume fraction of 15%, withvalue 1.01%. Flexural strength, flexural modulus and flexural strain also increases with increasing fiber volume fraction, and theoptimum value was achieved in the composite with a fiber volume fraction of 25%, with value of 88.48 MPa for flexural strength,flexural modulus of 0.259 GPa and flexural strain of 7.55%.Keywords: Sisal fiber, epoxy composites, volume fraction, tensile strength, flexural strength