STUDI SIFAT FISIK DAN MEKANIK KOMPOSIT SERAT DAUN PALEM (LIVISTONA ROTUNDIFOLIA) DENGAN MATRIKS EPOXY RESIN
AMINUR, ST, Ir. R. Soekrisno, MSME., PhD,
2011 | Tesis | S2 Teknik MesinKomposit berbasis selulosa (cellulose) serat palem (Livistona rotundifolia) memiliki peluang untuk dikembangkan di Indonesia karena memiliki banyak kandungan serat pada daunnya. Serat daun palem diperoleh dengan dekortikasi handtools. Penelitian ini dilakukan seiring dengan sasaran IYNF 2009 oleh FAO untuk memanfaatkan serat alam. Sifat fisik dan mekanik komposit akan lebih baik, bila serat daun palem mengalami perlakuan alkali (NaOH), yang bertujuan untuk menghilangkan impuritas serat yang memiliki sifat mekanik yang kurang baik seperti wax, oil, pectin, lignin dan sebagainya sehingga serat menjadi lebih bersifat hidrophobic. Serat daun palem diberikan perlakuan variasi NaOH 0; 2; 4; 3; 3,5; 5% dengan waktu perendaman 1, 2, 3 jam. Wettability di uji dengan sudut kontak yang diperoleh dengan meneteskan matriks pada permukaan serat tanpa perlakuan NaOH dan serat dengan perlakuan NaOH 3,5% dengan waktu perendaman 1, 2, 3 jam. Untuk mengetahui interfacial shear strength (IFSS) dilakukan uji pull-out. Uji pull-out dilakukan dengan menanam serat pada matriks dengan panjang serat tertanam 1; 2; 3; 4 mm untuk serat tanpa perlakuan NaOH dan serat dengan perlakuan NaOH 3,5% dengan waktu perendaman 1, 2, 3 jam. Komposit dibuat dengan fraksi volume serat 21, 35, 51%, dengan metode cetak tekan tertutup, untuk serat yang diberikan perlakuan NaOH 3,5% dengan waktu perendaman 1 jam. Matriks dibuat dari campuran epoxy resin dan epoxy hardener dengan perbandingan 1:1. Perlakuan dengan NaOH memberikan kekuatan tarik serat tunggal tertinggi 389 MPa pada NaOH 3,5% dengan waktu perendaman 1 jam. Sudut kontak serat-matriks tertinggi diperoleh 41 0 pada serat tanpa perlakuan NaOH dan sudut kontak terendah diperoleh 29 0 pada perlakuan NaOH 3,5% dengan waktu perendaman 2 jam. Uji pull-out memberikan IFSS tertinggi 12 MPa, dengan panjang kritis 0,75 mm pada perlakuan NaOH 3,5% selama 1 jam. Komposit fraksi volume serat 51% pada perlakuan NaOH 3,5% waktu perendaman 1 jam, signifikan memperbaiki sifat mekanik (kekuatan tarik, bending, impak) berturutturut 127 MPa; 126 MPa; dan 20 kJ/m 2 ..
Composite of cellulose based of palm fiber (Livistona rotundifolia) have the opportunity to be developed in Indonesia because it has high fiber content in the leaves. Palm leaf fiber are obtained by dekortikasi handtools. The research was conducted along with the target of FAO i.e. IYNF 2009 for rapid advancement of the use of natural fiber. To get better physical and mechanical properties of the palm leaf fibers it is necessary to treat using alkali (NaOH), to remove impuritis that have poor mechanical properties as wax, oil, pectin, lignin and so forth, to make fiber more hidrophobic. In NaOH solution of 0, 2, 4, 3; 3.5, 5%, palm leaf fiber were soaking for 1, 2, 3 hours. Wettability of fiber and matrix were tested using contact angle that obtained by dropping the matrix on the fiber without NaOH treatment and fibers with 3.5% NaOH treatment with soaking time 1, 2, 3 hours. To determine the interfacial shear strength (IFSS) a pull-out test were conducted the pull-out test is made by bonding the fiber in a matrix with embedded of fiber length of 1, 2; 3; 4 mm for fiber without NaOH treatment and fibers with 3.5% NaOH treatment with soaking time 1, 2, 3 hours and of fiber with 3.5% NaOH treatment with soaking time 1, 2, 3 hours. Composites were made using volume fraction of fiber 21, 35, 51%, by the method of clossed pressing for fiber treated with 3.5% NaOH and soaking time 1 hours. Matrix was made of a mixture of epoxy resin and epoxy hardener with a ratio of 1:1. The treatment with NaOH give the highest single fiber tensile strength of 389 MPa at 3.5% NaOH with soaking time 1 hours. Fiber-matrix contact angle was 410. In fiber without NaOH treatment and the lowest contact angles was 290 at 3.5% NaOH treatment with soaking time 2 hours. Pull-out test give the highest IFSS 12 MPa, with a critical length of 0.75 mm at 3.5% NaOH treatment with soaking time 1 hours. Composite of fiber volume fraction at 51% with a 3.5% NaOH treatment and 1 hour soaking time, significantly improve the mechanical properties (tensile strength, bending, and impact) consecutively 127 MPa; 126 MPa; and 20 kJ/m2.
Kata Kunci : Serat livistona rotundifolia, epoxy, NaOH, pull-out, sifat fisik dan mekanik serat tunggal dan komposit.