i

SKRIPSI

ANALISA UJI IMPAK KOMPOSIT MATRIKS POLIESTER-KARET

30%,40%,50% PENGUAT SERAT KARBON, RAMI, DAN AGAVE

SEBAGAI BODY ARMOR

Disusun Oleh :

NAMA : I MADE PRABAWA NANDA UTAMA

NIM : 1811922

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN S-1

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG

JANUARI 2020

iii

ANALISA UJI IMPAK KOMPOSIT MATRIKS POLIESTER-KARET

30%, 40%, 50% PENGUAT SERAT KARBON, RAMI, DAN AGAVE

SEBAGAI BODY ARMOR

I Made Prabawa Nanda Utama

Program Studi Teknik Mesin S-1, Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Nasional Malang

e-mail : Prabawananda27@gmail.com

ABSTRAK

Pada penelitian ini penulis merancang material komposit dengan menggunakan

serat karbon kevlar, serat rami, dan serat agave yang diikat dengan matriks

campuran poliester dan karet silikon yang akan pada produk panel rompi anti

peluru.

Setelah penulis membuat spesimen dengan persentase karet 30%, 40%, dan 50%

lalu dilakukan pengujian impak dan mendapatkan hasil uji impak tertinggi pada

campuran karet silikon 30% yaitu sebesar 0.0209 Joule/mm². setelah material yang

tepat sudah diketahui, maka penulis membuat produk panel rompi anti peluru dari

material komposit laminasi serat karbon kevlar setebal 5 mm, serat rami setebal 5

mm, dan serat agave setebal 5 mm yang diikat dengan matriks campuran poliester

70% dan karet silikon 30% dengan ketebalan total 15 mm sesuai dengan produk

panel rompi anti peluru level IIIA standar NIJ 0101.04. Selesainya dibuat produk

panel rompi anti peluru ini akan diuji tembak di Kesatrian Pusat Pendidikan

ARHANUD kota Batu. Pengujian tembak menggunakan senjata pistol G2 Elite

Pindad dengan kaliber 9 mm yang setara dengan peluru standar NIJ 0101.04. level

III A.

Dari hasil pengujian tembak produk panel rompi anti peluru yang dibuat oleh

penulis belum mampu untuk menahan tembakan peluru pistol G2 Elite Pindad

(tembus). Hasil kerusakan dari tembakan peluru pada produk dianalisa kerusakan

dan cacat yang terjadi pada material komposit melalui foto makro dan foto SEM

(Scanning Electron Microscope).

Kata kunci: Variasi campuran karet silikon, uji impak, panel rompi anti peluru, uji

tembak, foto makro dan SEM

iv

ANALYSIS OF THE IMPACT OF POLYESTER-RUBBER MATRIX

COMPOSITE 30%, 40%, 50% STRENGTHENING CARBON, RAMI, AND

AGAVE FIBER AS BODY ARMOR

I Made Prabawa Nanda Utama

Program Study S-1 T Mechanical Engineering, Faculty of Industrial

Institute Technology National Malang

e-mail : Prabawananda27@gmail.com

ABSTRACT

In this study the authors designed a composite material using carbon fiber Kevlar,

hemp fiber, and agave fiber which were bound with a matrix of polyester and

silicone rubber mixtures that would be on a bullet proof vest panel product.

After the author made a specimen with a rubber percentage of 30%, 40%, and 50%,

then the impact test was carried out and the highest impact test results were

obtained on a mixture of 30% silicone rubber in the amount of 0.0209 Joules / mm².

after the exact material is known, the authors make bullet proof vest panel products

from composite materials of 5 mm thick kevlar carbon fiber laminate, 5 mm thick

flax fiber, and 5 mm thick agave fiber tied with 70% polyester blend matrix and 30

silicone rubber % with a total thickness of 15 mm according to level IIIA bullet

proof vest panel products NIJ standard 0101.04. Completion of this bullet proof

vest panel product will be tested at the Kesatrian Education Center of the City of

ARHANUD Batu. Test firing using a G2 Elite Pindad pistol with a caliber of 9 mm

which is equivalent to a NIJ 0101.04 standard bullet. level III A.

From the test results of bullet proof vest panel products made by the author have

not been able to withstand G2 Elite Pindad (translucent) pistol bullets. The results

of damage from bullet shots on the product are analyzed damage and defects that

occur in the composite material through macro photographs and SEM photos

(Scanning Electron Microscope).

Keywords: Variation of a mixture of silicone rubber, impact test, bullet proof vest

panel, firing test, macro photography and SEM

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala

ridho, karunia, serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi

tepat pada waktunya. Dalam penyusunan skripsi ini penulis mendapat bimbingan

dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, melalui kesempatan ini penulis ingin

mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Dr. Ir.Kustamar, MT., selaku Rektor ITN Malang.

2. Ibu Dr. Ellysa Nursanti, ST., MT., selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri

ITN Malang.

3. Bapak Dr. I Komang Astana Widi, ST.,MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

S-1 ITN Malang, serta selaku dosen pempimbing dan dosen bidang ahli yang tak

henti-hentinya memberikan arahan, motivasi, dan dukungan sehingga penulis

mampu menyelesaikan skripsi ini.

4. Bapak Ir. Soeparno Djiwo, MT., selaku penguji 1 ujian komprehensif yang telah

memberi masukan/saran untuk skripsi yang penulis susun agar lebih baik.

5. Bapak Febi Rahmadianto, S.T., M.T., selaku penguji 2 ujian komprehensif yang

telah memberi masukan/saran untuk skripsi yang penulis susun agar lebih baik.

6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin S-1 ITN Malang, atas semua ilmu yang

tak ternilai harganya.

7. Bapak, Ibu, kakak saya tercinta, serta keluarga dan semua teman-teman

mahasiswa alih jenjang angkatan 2018 yang secara langsung maupun tidak

langsung telah membantu penyusunan dalam menyelesaikan skripsi ini.

Akhir kata dengan rendah hati, penulis berharap semoga skripsi ini dapat

memberi manfaat bagi semua pihak yang membutuhkan, terutama penelitian di ITN

Malang.

Malang, 10 Februari 2020

I Made Prabawa Nanda Utama

ix

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN..................................................................................... i

BERITA ACARA UJIAN SKRIPSI ....................................................................... ii

ABSTRAK BAHASA INDONESIA ..................................................................... iii

ABSTRAK BAHASA INGGRIS .......................................................................... iv

KATA PENGANTAR ............................................................................................. v

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ............................................ vi

LEMBAR REKAPAN BIMBINGAN SKRIPSI .................................................. vii

LEMBAR NILAI BIMBINGAN SKRIPSI ......................................................... viii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

DAFTAR TABEL .................................................................................................. xv

DAFTAR GRAFIK .............................................................................................. xvi

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xvii

BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ............................................................................................. 2

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................................ 3

1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................................... 3

1.6 Sistematika Penulisan ..................................................................................... 3

BAB II LANDASAN TEORI ........................................................................... 6

2.1 Dasar Teori ..................................................................................................... 6

2.1.1 Rompi Anti Peluru ................................................................................... 6

2.1.2 Peluru ..................................................................................................... 10

2.1.3 Pengertian Komposit ............................................................................. 11

2.1.4 Poliester ................................................................................................. 16

2.1.5 Karet Silikon .......................................................................................... 17

2.1.6 Serat ....................................................................................................... 18

2.2 Fraksi Volume .............................................................................................. 23

x

2.3 Sifat Mekanis Bahan/Material ...................................................................... 24

2.4 Proses Pabrikasi Komposit ........................................................................... 25

2.4.1 Open Molding Process ........................................................................ 26

2.4.2 Close Molding Process ........................................................................ 27

2.4.3 Faktor Yang Mempengaruhi Performa Komposit ............................... 28

2.5 Pengujian Impak ........................................................................................... 30

2.6 Uji Tembak ................................................................................................... 32

2.7 Uji SEM ........................................................................................................ 34

BAB III METODOLOGI ................................................................................ 35

3.1 Diagram Alir ................................................................................................. 35

3.2 Penjelasan Diagram Alir ............................................................................... 36

3.2.1 Studi Literatur ..................................................................................... 36

3.2.2 Persiapan Alat Dan Bahan................................................................... 37

3.2.3 Fraksi Volume ..................................................................................... 45

3.2.4 Proses Pembuatan Spesimen Uji Impak .............................................. 49

3.2.5 Pelaksanaan Pengujian Impak ............................................................. 52

3.2.6 Proses Pembuatan Produk Panel Rompi Angti Peluru ........................ 53

3.2.7 Pengujian Tembak Dan Foto SEM...................................................... 58

3.2.8 Pembahasan ......................................................................................... 62

3.2.9 Kesimpulan.......................................................................................... 62

BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN ............................. 64

4.1 Pengolahan Data Dan Pembahasan Hasil Uji Impak .................................... 64

4.1.1 Pengolahan Data Hasil Uji Impak ....................................................... 63

4.1.2 Pembahasan Hasil Uji Impak .............................................................. 66

4.2 Pengolahan Data Dan Pembahasan Hasil Uji Tembak ................................. 69

4.2.1 Pengolahan Data Hasil Pengujian Tembak ......................................... 69

4.2.2 Pembahasan Hasil Pengujian Tembak ................................................ 74

xi

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 75

5.2 Saran ............................................................................................................. 75

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 77

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Rompi Anti Peluru ............................................................................. 6

Gambar 2. 2 Soft Body Armor ................................................................................. 8

Gambar 2. 3 Hard Body Armor ............................................................................... 9

Gambar 2. 4 NIJ Standard ...................................................................................... 10

Gambar 2. 5 Peluru ................................................................................................ 10

Gambar 2. 6 Partikel Komposit .............................................................................. 13

Gambar 2. 7 Fiber Reinforced ................................................................................ 13

Gambar 2. 8 Mikrostruktur Lamina ....................................................................... 14

Gambar 2. 9 Hybrid Fiber Composite. ................................................................... 15

Gambar 2. 10 Poliester ........................................................................................... 16

Gambar 2. 11 Karet Silikon ................................................................................... 18

Gambar 2. 12 Karbon Kevlar ................................................................................. 20

Gambar 2. 13 Serat Rami ....................................................................................... 21

Gambar 2. 14 Tanaman Agave Sisal ...................................................................... 23

Gambar 2. 15 Vacuum Bag .................................................................................... 28

Gambar 2. 16 Desain Spesimen Uji Impak ............................................................ 32

Gambar 2. 17 Proses Pengujian Tembak ............................................................... 33

Gambar 2. 18 Silustrasi Gaya Yang Diteruskan Oleh Peluru ................................ 33

Gambar 2. 19 Ilustrasi Gaya Yang Diteruskan Oleh Peluru Ke Benda Uji ........... 34

Gambar 2. 20 Skema SEM ..................................................................................... 35

Gambar 3. 1 Diagram Alir ..................................................................................... 35

Gambar 3. 2 Serat Karbon ...................................................................................... 42

Gambar 3. 3 Alat Anyaman Serat manual ............................................................. 43

Gambar 3. 4 Hasil Anyaman Serat Rami ............................................................... 43

Gambar 3. 5 Hasil Anyaman Serat Agave ............................................................. 44

Gambar 3. 6 Poliester ............................................................................................. 44

Gambar 3. 7 Katalis Resin ..................................................................................... 45

Gambar 3. 8 Karet Silikon ..................................................................................... 47

Gambar 3. 9 Mengukur Ketebalan Serat Karbon Kevlar ....................................... 47

xiii

Gambar 3. 10 Mengukur Ketebalan Anyaman Serat Rami.................................... 47

Gambar 3. 11 Mengukur Ketebalan Anyaman Serat Agave .................................. 47

Gambar 3. 12 Mengukur Ketebalan Karbon .......................................................... 48

Gambar 3. 13 Mengukur Ketebalan Rami ............................................................. 48

Gambar 3. 14 Desain Lapisan Uji Impak ............................................................... 49

Gambar 3. 15 Desain Lapisan Rompi Anti Peluru ................................................. 50

Gambar 3. 16 Cetakan Spesimen Uji Impak .......................................................... 50

Gambar 3. 17 Campuran Poliester Dan Karet Silikon ........................................... 51

Gambar 3. 18 Hasil Pelapisan Spesimen................................................................ 51

Gambar 3. 19 Spesimen Uji Impak ........................................................................ 52

Gambar 3. 20 Desain Rompi Anti Peluru .............................................................. 53

Gambar 3. 21 Cetakan Rompi Anti Peluru Menggunakan Fiberglass ................... 54

Gambar 3. 22 Cetakan Yang Sudah Jadi ................................................................ 55

Gambar 3. 23 Alat Pres Cetakan ............................................................................ 55

Gambar 3. 24 Proses Penimbangan Serat .............................................................. 56

Gambar 3. 25 Cetakan Yang Sudah Dilapisi ......................................................... 56

Gambar 3. 26 Poliester Yang Sudah Dicampur Karet ........................................... 56

Gambar 3. 27 Proses Pengepresan ......................................................................... 57

Gambar 3. 28 Produk Yang Sudah Jadi ................................................................. 58

Gambar 3. 29 Alat Uji Impak ................................................................................. 58

Gambar 3. 30 Senjata Pistol G2 Elite Pindad ........................................................ 59

Gambar 3. 31 Proses Pengujian Tembak ............................................................... 60

Gambar 3. 32 Mesin Uji SEM ............................................................................... 61

Gambar 3. 33 Spesimen Foto SEM ........................................................................ 61

Gambar 3. 34 Spesimen Diletakkan Pada Dudukan Mesin Foto SEM .................. 61

Gambar 4 1 Kerusakan Spesimen 30% karet Setelah Uji Impak .......................... 67

Gambar 4. 2 Kerusakan Spesimen 40% Karet Setelah Uji Impak ......................... 67

Gambar 4. 3 Kerusakan Spesimen 50% Karet Setelah Uji Impak ......................... 68

Gambar 4. 4 Penampakan Penetrasi Peluru ........................................................... 69

Gambar 4. 5 Penampakan Timbulan Depan .......................................................... 70

Gambar 4. 6 Penampakan Timbulan Belakang ...................................................... 70

xiv

Gambar 4. 7 Timbulan Kerusakan Arah Depan Produk Setelah Uji Tembak ....... 71

Gambar 4. 8 Timbulan Kerusakan Arah Belakang Produk Setelah Uji Tembak ... 71

Gambar 4. 9 Foto Makro Panel Rompi Anti Peluru............................................... 72

Gambar 4. 10 Foto SEM Cacat Rongga Pada Material Komposit ......................... 73

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Karakteristik Rompi Anti Peluru berdasarkan NIJ stundur-0101.04 ...... 7

Tabel 2. 2 Persyaratan Rompi Anti Peluru untuk Militer ........................................ 7

Tabel 2. 3 Sifat Termal Matriks Poliester .............................................................. 17

Tabel 2. 4 Ketahanan Terhadap Lingkungan Resin Polyester ............................... 17

Tabel 2. 5 Spesifikasi Serat Karbon kevlar ............................................................ 20

Tabel 2. 6 Spesifikasi Serat Rami .......................................................................... 22

Tabel 2.7 Spesifikasi Serat Sisal ............................................................................ 22

Tabel 3. 1 Tabel Alat Yang Akan Digunakan...... .................. ................................37

Tabel 3. 2 Standar Pengujian NIJ 0101.04 ............................................................. 60

Tabel 4.1 Dimensi Dari Setiap uji impak ............................................................... 65

Tabel 4.2 Data Hasil Perhitungan Energi Impak Dan Harga Impak ...................... 66

xvi

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 Data Grafik Uji Impak .......................................................................... 65

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Hasil Pengujian Impak di Lab. Material Jurusan Teknik Mesin ITN

Lampiran 2 Perhitungan Nilai Energi Impak Dan Harga Impak

Lampiran 3 Surat Keterangan Pengujian Tembak

Lampiran 4 Bukti Pemabayaran Foto SEM di Lab. Sentral Ilmu Hayati

Universitas Brawijaya