Tensile and Compressive Behavior of Sansevieria Fiber Composites Perilaku Tarik dan Tekan Komposit Serat Sansevieria Al-Amin Achmad Nurfadil ediwidodo@umsida.ac.id Widodo Edi ediwidodo@umsida.ac.id Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Indonesia Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Indonesia 28 02 2026 20022026 Pendahuluan

Komposit Komposit terdiri dari dua bagian yaitu matrik sebagai pengikat atau pelindung komposit dan filler sebagai pengisi atau penguat komposit[1]. digabungkan kedua komponen tersebut sehingga menghasilkan material dengan sifat mekanik yang baru. Bahan komposit memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan bahan konvensional seperti logam[2]. Kelebihan tersebut meliputi sifat-sifat mekanik dan fisik yang lebih baik keupayaan (reliabilitas), kemudahan dalam proses manufaktur, dan biaya yang lebih efisien. Bahan komposit juga memiliki kekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi dibandingkan dengan bahan konvensional, namun dengan densitas yang lebih rendah[3].

Pada saat ini penelitian tentang serat alam sebagai penguat material komposit juga sedang banyak dibahas[4]. salah satunya adalah serat alam dari tumbuhan Sansevieria atau yang lebih dikenal dengan Lidah mertua. Selain karena ketersediaannya yang melimpah serat Sansevieria dipilih karena memiliki karakteristik fisik dan kimia yang menguntungkan sebagai penguat dalam komposit. Karakteristik ini membuat serat sansevieria memiliki potensi yang baik untuk digunakan sebagai penguat dalam komposit[5]. Matrik atau resin pada material komposit berfungsi mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik. Matrik harus mampu meneruskan beban dari luar kepada serat, matrik yang digunakan adalah resin polyester[6]. Resin yang dipakai perlu memiliki viskositas yang rendah dan memiliki kelengketan yang baik terhadap penguat.

Selain itu pengaruh NaOH juga bagus dalam perlakuan serat sansivera. Adanya cairan NaOH bertujuan untuk menghilangkan hemiselulosa dan lignin yang terkadung dalam serat[7]. Tanaman sansivera sering disebut tanaman yang mengandung banyak zat hemiselulosa dan lignin, NaOH merupakan butiran padat, untuk mencairkan NaOH memerlukan air murni yaitu aquades[8]. perlakuan NaOH dapat meningkatkan sifat mekanik serat sansivera dan material komposit.

Studi menyimpulkan penggunaan serat sansevieria sebagai penguat dalam komposit memiliki keuntungan seperti reversibilitas, ramah lingkungan, dan efektivitas biaya, selain itu pelakuan NaOH terhadap serat berfungsi untuk meningkatkan daya ikat antara serat dan matrik[9]. Namun, pembahasan tersebut belum mendalam tentang pengaruh penambahan konsentrasi amilum dalam matrik terhadap sifat-sifat mekanik pada material komposit[10]. Pada saat ini masih sangat minim studi yang memberikan informasi yang memadai mengenai pengaruh penambahan konsentrasi amilum terhadap sifat mekanik material komposit yang diperkuat serat alam sansevieria.

Amilum yang digunakan pada penelitian ini adalah jenis amilum manihot atau tepung pati tapioka yang terbuat dari umbi tanaman singkong (manihot esculenta)[11]. jenis ini dipilih karena memiliki sifat fisik maupun kimia yang dibutuhkan seperti bersifat penguat, tidak berbau, dan berbentuk serbuk sehingga cocok digunakan dalam berbagai aplikasi industri[12]. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan studi eksperimental mengenai komposit yang menggunakan pengikat (matrik) resin polyester dan pengisi (filler) serat alam tumbuhan lidah mertua (Sansevieria) dengan penambahan konsentari pati atau amilum manihot sebesar (6%, 7%, 8%, 9%, 10%), diharapkan penambahan amilum dapat memberikan ketahanan lebih terhadap kekuatan tarik dan tekan pada material komposit tersebut

 Metode

Penelitian ini membahas tentang analisa kekuatan tarik dan kekuatan tekan pada komposit yang diperkuat serat alam sansevieria yang diberikan perlakuan alkhali dengan variasi penambahan konsentrasi pati amilum sebesar 6%, 7%, 8%, 9%, 10% dari berat matrik, matrik yang digunakan adalah resin polyester dengan fraksi volume serat sebesar 30%. Penelitian ini menggunakan teknik eksperimental dari proses perlakuan alkali kepada serat sampai tahap akhir pengujian dan pengamatan terhadap material kompositnya. Untuk tempat dilakukannya proses penelitian yang meliputi proses perlakuan alkali pada serat, metode pencampuran resin dan pembuatan komposit berada di lab Fenomena Dasar Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo dan untuk tempat pengujian tarik dan tekan dilakukan di lab pengujian bahan Politeknik Negeri Malang.

Bahan yang digunakan adalah resin polyester, katalis, serat alam lidah mertua yang diberi perlakuan NaOH dan amilum manihot. Sedangakan alat yang digunakan adalah cetakan komposit yang terbuat dari silikon, timbangan digital, gelas sebagai wadah saat dilakukannya pencampuran resin dan alat-alat lain. Serat sansevieria yang sudah jadi akan diberi perlakuan alkali 5% yaitu dengan melarutkan 20 gram NaOH kedalam 400ml air aquades.

Persamaan untuk pembuatan komposit sebagai berikut:

Setelah semua proses perhitungan komposisi bahan telah selesai sekarang waktunya proses pembuatan atau pencetakan komposit yang dimulai dengan penimbangan semua bahan dan dilanjutkan dengan proses pencampuran resin, amilum dan katallis lalu dituangkan pada cetakan komposit yang sudah diberi serat sebelumnya. Dalam proses pencetakan komposit cetakan yang digunakan terbuat dari silikon RTV 48 .

1 Cetakan Spesimen Uji Tarik

Setelah proses pencetakan selesai selanjutnya dikeringkan selama 2 jam dan dilanjutkan dengan proses pembentukan spesimen sesuai standart pengujian yaitu ASTM D-638 untuk pengujian tarik dan ASTM D-695 untuk pengujian tekan[13]. Komposit yang sudah terbentuk memenuhi standart selanjutnya dilakukan proses pengujian tarik dan tekan.

2 Spesimen Uji Tarik

<bold id="bold-1">Gambar 2. </bold><bold id="bold-2">3</bold> Spesimen Uji Tekan Sebelum dan Sesudah Uji

3 Spesimen Uji Tekan Sebelum dan Sesudah Uji

Dari proses uji tarik dan uji tekan material komposit yang diperkuat serat alam sansevieria dengan variasi penambahan konsentrasi amilum sebesar 6%, 7%, 8%, 9%, 10%. Maka didapatkanlah data data mentah dan selanjutnya data itu diolah sehingga didapatkanlah hasil data yang terdapat pada TABEL No. 1 dan No. 2. Dan proses pengolahan data hingga menemukan hasil yang ada pada TABEL No. 1 untuk pengujian tarik dan TABEL No. 2 untuk pengujian tekan menggunakan persamaan sebagai berikut:

a. Kekuatan atau Tegangan

Tegangan dapat diartikan sebagai gaya yang diterima unit pada sebuah luas material, Perhitungan uji bisa dihitung dengan persamaan berikut :

b. Regangan

Regangan adalah ukuran perubahan atau pertambahan panjang suatu material setelah diberi beban pengujian tarik atau tekan, sehingga dari hasil pengujian dapat digunakan untuk mencari nilai regangan dari suatu material komposit. Untuk mencari regangan dapat menggunakan persamaan berikut ini :

c. Modulus elastisitas

Modulus elastisitas adalah hasil pembagian antara tegangan dengan regangan. Untuk mencari nilai modulus elastisitas dapat menggunakan persamaan berikut :

Hasil dan Pembahasan

Dari proses penelitian kekuatan tarik dan kekuatann tekan material komposit diperkuat serat sansevieria yang sudah diberi perlakuan alkali NaOH 5% dan serat yang dipotong sepanjang ±1cm, fraksi berat 30% bermatrik polyester dengan variasi penambahan pati amilum 6%, 7%, 8%, 9%, 10%. Didapatkanlah data yang sudah diolah menggunakan persamaan di atas, maka dihasilkan data yang sudah jadi seperti pada TABEL No. 1 dan TABEL No. 2.

1. Hasil Uji Tarik

Konsentrasi Amilum Gaya (N) Pertambahan Panjang (mm) Tegangan (Mpa) Regangan (%) Modulus (Mpa)
0% 1.581,372 3,73 28,24 2,26 12,49
6% 1.679,472 5,70 29,99 3,45 8,68
7% 1.565,676 3,08 27,96 1,87 14,98
8% 1.989,468 5,05 35,53 3,06 11,61
9% 1.834,470 5,27 32,76 3,19 10,26
10% 1.830,546 4,39 32,69 2,66 12,29

Tabel di atas menunjukkan data uji tarik dari spesimen tanpa penambahan amilum atau 0% sampai spesimen dengan penambahan amilum sebesar 6%, 7%, 8%, 9%, 10%. Tabel tersebut memberikan hasil data mulai dari beban yang sudah dikonversi menjadi gaya yang diterima, pertambahan panjang, kekuatan atau tegangan tarik, regangan dan modulus elastisitas. Dari data tersebut akan dirubah menjadi grafik seperti yang ada di bawah ini:

<bold id="bold-fc0b5967d2eedf1cd8926209215d399e">Gambar 3. </bold><bold id="bold-a74dad4573d740a7e7a0d9ea88b64a15">1</bold><bold id="bold-3"> </bold>Grafik Uji Tarik

Pada grafik di atas dapat disimpulkan bahwa secara garis besar penambahan konsentrasi amilum dapat berpengaruh menambah kekuatan tarik, terbukti dengan naiknya nilai tegangan tarik dari spesimen yang diberikan penambahan konsentrasi amilum dibandingkan dengan spesimen tanpa penambahan amilum. Didapatkan nilai tegangan tarik tertinggi yaitu spesimen dengan penambahan konsentrasi amilum 8% sebesar 35,53 Mpa dan nilai tegangan tarik terrendah yaitu spesimen dengan penambahan konsentrasi amilum 7% sebesar 27,96 Mpa.

Penambahan konsentrasi pati amilum berpengaruh menambah kekuatan tarik pada spesimen komposit, dapat dilihat bahwa rata-rata spesimen dengan penambahan amilum memiliki nilai tegangan yang lebih tinggi daripada spesiemen tanpa penambahan amilum, sesuai dengan teori pada penelitian yang dilakukan Nur Rohman dan Edi Widodo 2023, yang menyebutkan bahwa penambahan pati C6H10O5 dapat menambah kekautan pada uji kelenturan dan elastisitas komposit seperti uji tarik[14]. Pernyataan tersebut sesuai dengan teori jika material dengan sifat getas yang tinggi dicampurkan dengan bahan yang mempunyai sifat elastis maka nilai getasnya dapat menurun dan menghasilkan peningkatan pada nilai tegangan tarik.

Meningkatnya nilai tegangan dikarenakan penambahan amilum yang menambah sifat lentur pada komposit dan membuat resin menjadi kental, hingga menghasilkan material yanng lebih kuat terhadap beban tarik dan elastis. Hal tersebut yang membuat komposit dengan penambahan pati amilum memiliki nilai tegangan rata-rata yang lebih tinggi.

Selain faktor penambahan amilum, faktor lain yang mempengaruhi nilai tegangan tarik juga bisa disebabkan beban yang didistribusikan pada material kurang merata, dikarenakan penataan serat yang kurang merata sehingga beban yang dapat diterima material lebih sedikit[15].

2. Hasil Uji Tekan

<bold id="bold-55702b738d4da4ffd3d1605b0dcca68d">Table </bold><bold id="bold-9e9ee6ccbeefffddaf583edb2d6c09c5">2</bold><bold id="bold-ba7cfe02b685485f41ed6a2be44b85a2">. </bold>Hasil Uji Tekan<bold id="bold-4"/>

KonsentrasiAmilum Gaya (N) Perubahan Panjang (mm) Tegangnan (Mpa) Regangan (%)
0% 18.297,612 12,74 108,27 49,96
6% 16.429,788 11,42 97,22 44,78
7% 15.468,408 11,20 91,53 43,92
8% 16.973,262 11,64 100,43 45,65
9% 17.177,310 12,74 101,64 49,96
10% 16.990,920 13,40 100,54 52,55

Tabel di atas menunjukkan data uji tekan dari spesimen tanpa penambahan amilum atau 0% sampai spesimen dengan penambahan amilum sebesar 6%, 7%, 8%, 9%, 10%. Tabel tersebut memberikan hasil data mulai dari beban yang sudah dikonversi menjadi gaya yang diterima, pertambahan panjang, kekuatan atau tegangan tekan dan regangan. Dari data tersebut akan dirubah menjadi grafik seperti yang ada di bawah ini:

<bold id="_bold-23">Gambar 3. </bold>Grafik Uji Tekan

Pada grafik di atas dapat disimpulkan bahwa secara garis besar penambahan konsentrasi amilum berpengaruh menurunkan kekuatan tekan, dibuktikan dengan menurunnya kekuatan tekan yang dihasilkan oleh spesimen dengan penambahan konsentari amilum. Hasil terendah terdapat pada spesimen dengan penambahan amilum 7% yang mendapat nilai tegangan tekan sebesar 91,53 Mpa dibandingkan dengan spesimen tanpa penambahan amilum atau 0% yang mendapatkan nilai tegangan tekan tertinggi sebesar 108,27 Mpa.

Penambahan konsentrasi amilum berdampak menurunkan kekuatan tekan. Terbukti dari data tegangan yang dihasilkan, nilai tegangan pada komposit yang diberi penambahan amilum menururn dibandingkan dengan spesimen tanpa penambahan amilum atau spesimen 0% yang memiliki nilai tegangan tertinggi. Hasil ini juga sejalan dengan penelitian yang dilakukan Fakhrizal Akbar 2023, diamana penambahan pati pada material komposit mengurangi kekuatan yang dihasilkan oleh pengujian kekakuan atau kegetasan pada sebuah material kompsoti[16]. Hal ini membuktikan bahwa material komposit dengan uji kekakuan atau kegetasa seperti pengujian tekan lebih baik tanpa penambahan pati amilum.

Pada proses pengujian tekan, kasus delaminasi atau kerusakan terjadi begitu signifikan. Hal ini dikarenakan fraksi volume dari matrik lebih dominan dibandingkan dengan fraksi volume unsur lainnya. Maka spesimen cenderung bersifat rentan terhadap kerusakan akibat pembebanan yang terjadi pada proses pengujian tekan. Dan juga faktor penambahan amilum menggangu daya ikat resin terhadap penguat. Sehingga matrik menjadi kurang efektif jika diberi penambahan pati amilum.

4 Spesimen Uji Tekan Setelah Pengujian

Kerusakan yang terjadi pada pengujian tekan dikarenakan terjadinya pembebanan terhadap bagian atas dan bawah sebuah spesimen, pembebanan tersebut mengakibatkan deformasi yaitu perubahan bentuk atau ukuran dari spesimen dan juga debonding yaitu terlepasnya ikatan matrik dan serat karena pembebanan yang lama sehingga mengakibatkan kerusakan pada komposit.

Selain faktor yang sudah disebutkan di atas ketidaksempurnaan dalam proses pencetakan komposit juga dapat mempengaruhi kekuatan tarik dan tekan pada material komposit. Proses pembuatan dengan metode hand lay-up memiliki potensi untuk menghasilkan spesimen dengan porositas yang tinggi, terutama jika ada udara yang terperangkap ketika terjadinya proses penuangan resin. Hal tersebutlah yang dapat menyebabkan penurunan kekuatan dan kualitas material komposit.

 Simpulan

Dari hasil studi kekuatan tarik dan tekan pada komposit diperkuat serat alam sansevieria dengan variasi penambahan konsentrasi amilum sebesar 6%, 7%, 8%, 9%, 10% yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa penambahan pati amilum terhadap matrik sebuah komposit yang diperkuat serat alam sansevieria terbukti dapat meningkatkan nilai kekuatan atau tegangan pada pengujian tarik namun menurunkan nilai kekuatan atau tegangan pada pengujian tekan.

Nilai tegangan tarik tertinggi didapatkan pada spesimen dengan penambahan amilum 8% dengan nilai tegangan sebesar 35,53 Mpa, sedangkan nilai tegangan tarik terendah didapatkan dari spesimen dengan penambahan amilum 7% dengan nilai tegangan sebesar 27,96 Mpa.

Nilai tegangan tekan tertinggi didapatkan pada spesimen tanpa penambahan amilum atau 0% dengan nilai tegangan sebesar 108,27 Mpa, sedangkan Nilai tegangan tekan terendah didapatkan dari spesimen dengan penambahan amilum 7% dengan nilai tegangan sebesar 91,53 Mpa.

Ucapan Terima Kasih

Terima kasih kepada Allah SWT yang telah memberi kesehetan dan kekuatan sehingga penelitian ini berjalan dengan lancar. Terimakasih kepada kedua orang tua yang selalu memberi doa, teman-teman yang memberi dukungan, dosen pembimbing yang memberi masukan dan Teknik Mesin Umsida yang menyediakan fasilitas dan tempat untuk melakukan penelitian.

2 2808-6171 2 2022 Diana Lohdy Ghani Safitra Arrad Nabiel Ariansyah Muhammad Jurnal Kesehatan dan Masyarakat Analisis Kekuatan Tarik pada Material Komposit dengan Serat Penguat Polimer 1 28-35 2 2020 Manurung Rokki Simanjuntak Sutan Sembiring Jesayas Zaluku Elvin Candra Napitupulu Richard A M Sihombing Suryadi SPROCKET Journal of Mechanical Engineering Menggunakan Resin Polyester Dengan Memvariasikan Susunan Serat Secara Acak Dan Lurus Memanjang 2 704947 1 2013 Iskandar Fajri Rahmat Sugiyanto dan Prof.Sumantri Brojonegoro ) 1) Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Lampung 2) Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Lampung Jln 1 55-60 5 2024 Siagian Dean Edbert Natanael Hakiem Muhammad Putra Sedo Hal Serat Alam Sebagai Bahan Komposit Ramah Lingkungan Natural Fiber As an Environmentally Friendly Composite Material 2023 Kurniawan Teguh Tri Widodo Edi Procedia of Engineering and Life Science 1 14-20 5 2016 Eko Nugroho Asroni Pengaruh Komposisi Resin Poliester Terhadap 1 62-68 3 2022 Marantika Mohammad Thinora Sujana Ivan Ivanto Muhammad Jurnal Teknologi Rekayasa Teknik Mesin Analisa uji tarik komposit berpenguat serat daun nanas dengan variasi susunan menggunakan perlakuan alkali 1 10 2021 10.24127/trb.v10i1.1542 Widodo Edi Mulyadi Mulyadi Tjahjanti Prantasi Harmi Kirom Fajar Syahril Turbo : Jurnal Program Studi Teknik Mesin The sansevieria trifasciata fiber compatibility analysis for biocomposite reinforcement 1 12-20 1 2023 Huka Graciadiana I Loppies Leslie S Journal Mechanical Engineering Pengaruh Perlakuan Alkali terhadap Sifat Tarik Serat Empulur Sagu untuk Aplikasi Pembuatan Komposisi Berbasis Serat Alam November D35-49 2022 10.34151/prosidingsnast.v8i1.4152 Muharam Thofanda Fitriani Desti Fataya Miftahul Jannah Devia Zidan Al Ghifari Muhammad Pasonang Sihombing Rony Prosiding Snast Karakteristik Daya Serap Air Dan Biodegradabilitas Pada Bioplastik Berbasis Pati Singkong Dengan Penambahan Polyvinyl Alcohol 2017 Kumalawati Hida Izzati Munifatul Widodo Agung Suedy Sri Studi Biologi Program Biologi Departemen Sains dan Matematika Fakultas Diponegoro Universitas Soedarto Jl 1-14 Widodo Edi Engineering a Composite of Mother-In-Law ' s Tongue ( Sansevieria Trifasciata ) Fiber With the Addition of Tapioca Flour ( Manihot Esculenta ) Flour Concentration [ Rekayasa Komposit Serat Lidah Mertua ( Sansevieria Trifasciata ) Dengan Penambahan Konsent 2 59-65 5 2015 10.29303/d.v5i2.30 Harsi Harsi Sari Nazmi Herlina Sinarep Sinarep Dinamika Teknik Mesin Karakteristik Kekuatan Bending Dan Kekuatan Tekan Komposit Serat Hybrid Kapas/Gelas Sebagai Pengganti Produk Kayu Nur Rohman Wa'din Moh Widodo Edi 2 137-144 4 2023 Kusharyanto Premadi Ageng Magdalen Susiami syifa desy skinatu Zona Laut Zona laut 3 482-487 11 2023 Akbar F Sulardjaka S Iskandar N Jurnal Teknik Mesin … Plasticizer Gliserol Dan Pati Jagung Pada Matriks Gondorukem Terhadap Kekuatan Impak Komposit Berpenguat Serat Rami