Pengaruh Tebal Skin Dan Core Terhadap Kekuatan Bending Komposit Hibrid Sandwich Serat Gelas – Serat Kenaf – Polyester – Core Kayu Sengon Laut

Prasetyo Putro Santoso, Prof. Ir. Jamasri, Ph.D.

2009 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Pengembangan teknologi komposit dengan memanfaatkan bahan serat alam dan kayu alam sangat selaras dengan kondisi alam di Indonesia yang sangat kaya akan serat dan kayu alam, seperti kenaf dan kayu sengon laut (KSL). Pengembangan ini juga merupakan kepatuhan akan peraturan End-of-Life Vehicles (ELV) directive (2000/53/EC)”, dan keputusan konferensi ”International Year of Natural Fiber (IYNF) 2009” yang mendesak dunia industri untuk memanfaatkan bahan alam agar ramah lingkungan. Aturan tersebut juga sangat mendukung pemanfaatan potensi local genius materials di Indonesia khususnya serat alam dan kayu alam sebagai bahan rekayasa produk teknologi, termasuk natural composite (NACO). Di sisi lain, kebutuhan kapal nelayan juga semakin meningkat baik untuk pengadaan kapal baru maupun substitusi kapal nelayan yang sudah berumur 15 tahun. Dengan demikian, substitusi penggunaan bahan-bahan sintetis dengan bahan alam yang ramah lingkungan dan dapat diperbaharui menjadi persyaratan produk terlebih untuk mendukung pembuatan kapal nelayan. Penelitian ini difokuskan pada komposit hibrid sandwich serat kenaf dan serat gelas yang dianyam dengan matrik berupa Unsaturated Polyester Resin (UPRs). Penguat serat gelas anyam 1 layer yang dilapisi gelcoat sebagai pelindung digunakan untuk mengantisipasi serangan lingkungan terhadap bahan alam tersebut. Teknik manufaktur yang dipilih komposit sandwich dilakukan dengan proses manual tanpa mesin, yaitu dengan pengepresan (press molding) menggunakan dongkrak hidrolik manual dengan fraksi volume komposit skin sebesar 40%. Pengujian mekanis yang dilakukan berupa bending dengan variasi tebal skin (1 Gelas (G)-1 Kenaf (K), 1G-2K, 1G-3K, 1G-4K, 1G-5K) dengan tebal core 10 mm. Hasil dari pengujian tersebut dengan sifat bending yang paling optimum (1G-2K) selanjutnya digunakan untuk pengujian bending dengan variasi tebal core 5, 10, 15, 20 mm. Keseluruhan pengujian tersebut menggunakan serat kenaf dengan orientasi arah anyaman 00 /900 dan 450 /-450 dengan lapisan terluar berupa serat gelas dengan orientasi arah anyaman 450 /-450 . Pengujian tersebut untuk mengetahui kurva momen bending, facing bending stress dan juga defleksi yang terjadi. Dari hasil pengujian diperoleh peningkatan tebal skin (dengan menambah jumlah lamina serat kenaf anyam) pada komposit sandwich dengan orientasi arah anyaman serat kenaf 0 0 /900 mampu meningkatkan momen bending sekitar 50%, namun relatif konstan untuk orientasi arah anyaman 450 /-450 . Sedangkan kekuatan bending komposit sandwich untuk kedua arah orientasi anyaman serat kenaf menurun seiring dengan penambahan lamina serat kenaf anyam dan peningkatan tebal core.Penelitian ini difokuskan pada komposit hibrid sandwich serat kenaf dan serat gelas yang dianyam dengan matrik berupa Unsaturated Polyester Resin (UPRs). Penguat serat gelas anyam 1 layer yang dilapisi gelcoat sebagai pelindung digunakan untuk mengantisipasi serangan lingkungan terhadap bahan alam tersebut. Teknik manufaktur yang dipilih komposit sandwich dilakukan dengan proses manual tanpa mesin, yaitu dengan pengepresan (press molding) menggunakan dongkrak hidrolik manual dengan fraksi volume komposit skin sebesar 40%. Pengujian mekanis yang dilakukan berupa bending dengan variasi tebal skin (1 Gelas (G)-1 Kenaf (K), 1G-2K, 1G-3K, 1G-4K, 1G-5K) dengan tebal core 10 mm. Hasil dari pengujian tersebut dengan sifat bending yang paling optimum (1G-2K) selanjutnya digunakan untuk pengujian bending dengan variasi tebal core 5, 10, 15, 20 mm. Keseluruhan pengujian tersebut menggunakan serat kenaf dengan orientasi arah anyaman 00 /900 dan 450 /-450 dengan lapisan terluar berupa serat gelas dengan orientasi arah anyaman 450 /-450 . Pengujian tersebut untuk mengetahui kurva momen bending, facing bending stress dan juga defleksi yang terjadi. Dari hasil pengujian diperoleh peningkatan tebal skin (dengan menambah jumlah lamina serat kenaf anyam) pada komposit sandwich dengan orientasi arah anyaman serat kenaf 0 0 /900 mampu meningkatkan momen bending sekitar 50%, namun relatif konstan untuk orientasi arah anyaman 450 /-450 . Sedangkan kekuatan bending komposit sandwich untuk kedua arah orientasi anyaman serat kenaf menurun seiring dengan penambahan lamina serat kenaf anyam dan peningkatan tebal core.

Developing composite technology that utilizes natural fibers and wood aligns perfectly with Indonesia's abundant natural resources—such as kenaf and *sengon laut* (KSL) wood. This development also ensures compliance with the End-of-Life Vehicles (ELV) directive (2000/53/EC) and the resolutions of the 2009 International Year of Natural Fiber (IYNF) conference, which urged the industrial sector to adopt environmentally friendly natural materials. Furthermore, these regulations encourage the utilization of Indonesia's indigenous material resources—specifically natural fibers and wood—as engineering materials for technological products, including natural composites (NACO). Meanwhile, the demand for fishing vessels is rising, driven by the need for both new builds and replacements for aging vessels (those over 15 years old). Consequently, substituting synthetic materials with eco-friendly, renewable natural materials has become a key product requirement, particularly for the construction of fishing vessels. This study focuses on a sandwich hybrid composite made of woven kenaf and glass fibers with an Unsaturated Polyester Resin (UPR) matrix. A single layer of woven glass fiber, coated with gelcoat for protection, is used as reinforcement to shield the natural material from environmental degradation. The composite was manufactured using a manual press molding process—employing a manual hydraulic jack—with a skin volume fraction of 40%. Mechanical testing involved bending tests with varying skin thicknesses (1 Glass (G)-1 Kenaf (K), 1G-2K, 1G-3K, 1G-4K, 1G-5K) and a constant core thickness of 10 mm. The configuration yielding the most optimal bending properties (1G-2K) was subsequently used for further bending tests with varying core thicknesses (5, 10, 15, and 20 mm). All tests utilized kenaf fibers with weave orientations of 0°/90° and 45°/-45°, while the outermost layer consisted of glass fiber with a 45°/-45° weave orientation. The tests aimed to determine bending moment curves, facing bending stresses, and resulting deflections. The results indicate that increasing skin thickness (by adding layers of woven kenaf fiber) in sandwich composites with a 0°/90° kenaf weave orientation increased the bending moment by approximately 50%, whereas the moment remained relatively constant for the 45°/-45° orientation. Conversely, the bending strength of the sandwich composites decreased for both kenaf weave orientations as the number of kenaf fiber layers and the core thickness increased.

Kata Kunci : serat kenaf anyam, serat gelas anyam, polyester, komposit sandwich, bending