HASIL DAN PEMBAHASAN
GELAS (PBKG) JENIS POLIPROPILENA
4.20 PENGARUH KOMPOSISI SERBUK SERAT AMPAS TEBU TERMODIFIKASI TERHADAP KEKUATAN BENTUR (IMPACT
STRENGTH) KOMPOSIT HIBRID PLASTIK BEKAS KEMASAN
GELAS (PBKG) JENIS POLIPROPILENA
Gambar 4.14 menunjukkan pengaruh komposisi pengisi serbuk serat ampas tebu termodifikasi terhadap kekuatan bentur (impact strength) komposit hibrid plastik bekas kemasan gelas (PBKG) jenis polipropilena berpengisi serbuk serat ampas tebu termodifikasi (SSAT) dan serbuk serat kaca (SSK) dengan penambahan bahan penyerasi maleat anhidrida - g - polipropilena (MAPP).
Keterangan :
- a/b/c/d = perbandingan komposisi PBKG/SSAT/SSK/MAPP
Gambar 4.14 Pengaruh Komposisi Serbuk Serat Ampas Tebu Termodifikasi Terhadap Kekuatan Bentur (Impact Strength) Komposit Hibrid Plastik Bekas
Kemasan Gelas (PBKG) Jenis Polipropilena
Dari hasil uji bentur komposit hibrid PBKG berpengisi SSAT dan SSK dengan penyerasi MAPP diperoleh bahwa kekuatan bentur bahan komposit
35,4 38,6 49,5 34,6 42,2 34,1 44,9 33,6 46,6 30,2 39,3 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 K ek u at an B en tur (J/c m 2 )
meningkat secara signifikan dengan naiknya komposisi pengisi alami, yaitu 42,2 J/cm2 (rasio 78/10/10/2) ; 44,9 J/cm2 (rasio 68/20/10/2) ; 46,6 J/cm2 (rasio 58/30/10/2) ; dan kemudian menurun menjadi 39,3 J/cm2 (rasio 48/40/10/2). Pada komposit hibrid PBKG berpengisi SSAT dan SSK tanpa penyerasi MAPP diperoleh penurunan kekuatan bentur dengan bertambahnya komposisi pengisi alami, yaitu 34,6 J/cm2 (rasio 80/10/10/0) ; 34,1 (rasio 70/20/10/0) ; 33,6 J/cm2 (rasio 60/30/10/0) ; dan 30,2 J/cm2 (rasio 50/40/10/0). Nilai kekuatan bentur tertinggi terdapat pada komposit PBKG berpengisi serat kaca yang menggunakan bahan penyerasi MAPP, yaitu 49,5 J/cm2.
Kekuatan bentur komposit adalah suatu pengukuran atas kemampuan material untuk menahan patahan akibat tekanan yang disebabkan oleh kecepatan tinggi dimana nilai yang dihasilkan menunjukkan ketangguhan material [68] yang sangat dipengaruhi oleh kekuatan ikatan interfasa, sifat matriks dan pengisi [26]. Peningkatan kekuatan bentur disebabkan karena adanya peran pengisi dalam meningkatkan ketahanan bentur dari komposit, dalam hal ini pengisi berinteraksi dengan titik pembentukan patahan (crack formation) dan media pemindahan tegangan (stress transferring medium) [68]. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa meningkatnya kandungan bahan pengisi maka bahan komposit akan dapat menyerap energi benturan yang lebih tinggi. Penurunan kekuatan bentur terjadi pada komposit hibrid dengan rasio 48/40/10/2. Hal ini disebabkan oleh karena peningkatan jumlah pengisi SSAT yang kemudian meningkatkan kontak antar sesama pengisi sehingga menurunkan pemindahan tegangan efektif antara matriks dan pengisi [26].
Karakterisasi morfologi SEM (Scanning Microscopy Analysis) patahan komposit dengan sifat kekuatan bentur terbaik (rasio 58/30/10/2) dengan penggunaan MAPP dapat dilihat pada Gambar 4.15berikut.
(a)
(b)
Gambar 4.15 Analisis SEM (Scanning Electron Microscopy) (a) Morfologi Patahan Komposit Hibrid 58/30/10/2 dengan Perbesaran 100x (b) Morfologi Patahan
Komposit Hibrid 58/30/10/2 dengan Perbesaran 1000x
Dari Gambar 4.15 (a) dapat dilihat morfologi patahan uji bentur komposit hibrid yang memiliki distribusi pengisi yang baik dan padat. Pengisi yang masih melekat dengan baik pada matriks setelah diberikan benturan menunjukkan bahwa komposit memiliki interfasa yang baik antara matriks dan pengisi. Hal ini juga ditunjukkan oleh Gambar 4.15 (b) yang telah mengalami perbesaran 1000x bahwa kedua pengisi terdispersi dan menyatu dengan matriks membentuk suatu kesatuan utuh.
Pengisi pada hasil patahan uji bentur komposit masih melekat dengan baik pada matriks . Ini menunjukkan bahwa komposit memiliki interfasa yang baik antara matriks dan pengisi.
Matriks dan pengisi menyatu dan membentuk suatu kesatuan utuh.
Karakterisasi morfologi SEM (Scanning Microscopy Analysis) patahan komposit dengan sifat kekuatan bentur yang menurun (rasio 48/40/10/2) dengan penggunaan MAPP dapat dilihat pada Gambar 4.16berikut.
(a)
(b)
Gambar 4.16 Analisis SEM (Scanning Electron Microscopy) (a) Morfologi Patahan Komposit Hibrid 48/40/10/2 dengan Perbesaran 100x (b) Morfologi Patahan
Komposit Hibrid 48/40/10/2 dengan Perbesaran 300x
Dari Gambar 4.16 (a) dan (b) dapat dilihat morfologi patahan uji bentur komposit hibrid yang memiliki area yang kosong. Pengisi pada hasil patahan uji bentur komposit terlepas dari matriks (fiber pull - out) setelah diberikan benturan menunjukkan bahwa komposit memiliki interfasa yang kurang baik antara matriks
Pengisi pada hasil patahan uji bentur komposit terlepas dari matriks (fiber pull - out) menunjukkan bahwa komposit memiliki interfasa yang kurang baik antara matriks dan pengisi akibat bertambahnya jumlah kontak antar pengisi.
Fiber pull - out
dan pengisi akibat bertambahnya jumlah kontak antar pengisi. Pada Gambar 4.16 (b) yang telah mengalami perbesaran 300x juga dapat dilihat terjadinya penumpukan (aglomerasi) pengisi pada suatu daerah tertentu yang juga berkontribusi dalam menciptakan daerah interfasa yang kurang baik akibat meningkatnya kontak antar pengisi.
Penambahan serat kaca juga memberikan peranan dalam meningkatkan kekuatan bentur. Hal ini dapat dilihat pada komposit hibrid dengan rasio 88/10/0/2 diperoleh kekuatan bentur 38,6 J/cm2. Penambahan serat kaca meningkatkan kekuatan bentur komposit hibrid dengan rasio 78/10/10/2 menjadi 42,2 MPa. Adanya peningkatan sebesar 9,3% ini disebabkan oleh sifat serat kaca yang memang memiliki kemampuan untuk menyerap energi tinggi [26]. Sebaliknya, penambahan pengisi SSAT pada komposit serat kaca menurunkan kekuatan bentur dari komposit tersebut. Hal ini dapat dilihat pada komposit hibrid dengan rasio 88/0/10/2 diperoleh kekuatan bentur 49,5 J/cm2. Penambahan SSAT menurunkan kekuatan bentur komposit hibrid dengan rasio 78/10/10/2 menjadi 42,2 J/cm2. Adanya penurunan sebesar 14,7% ini disebabkan oleh sifat SSAT yang memiliki kemampuan menyerap energi lebih rendah dari serat kaca. Sifat kekuatan bentur komposit hibrid sangat dipengaruhi oleh kekuatan ikatan interfasa, sifat matriks dan pengisi[69].
Pada komposit hibrid yang tidak menggunakan penyerasi MAPP, terjadi sedikit penurunan sifat kekuatan bentur seiring dengan bertambahnya komposisi pengisi alami. Nilai kekuatan bentur yang diperoleh lebih rendah daripada matriks PBKG murni tanpa pengisi. Hal ini disebabkan oleh ikatan interfasa yang buruk antara matriks dan pengisi yang mengakibatkan mudahnya terjadi keretakan pada daerah interfasa [61]. Bertambahnya jumlah pengisi mengakibatkan ikatan antara pengisi dan matriks semakin sulit di daerah interfasa karena bertambahnya kontak antar pengisi. Hasil yang sama juga diperoleh oleh Chern Chiet Eng, dkk (2014) [70] bahwa penambahan jumlah pengisi dapat menurunkan kekuatan bentur komposit tanpa menggunakan penyerasi. Penggunaan MAPP memberikan efek nyata untuk meningkatkan hubungan interfasa yang baik antara matriks dan pengisi yang dapat meningkatkan sifat kekuatan bentur komposit.
Karakterisasi morfologi SEM (Scanning Microscopy Analysis) patahan komposit dengan sifat kekuatan bentur terbaik (rasio 80/10/10/0) tanpa penggunaan MAPP dapat dilihat pada Gambar 4.17berikut.
(a)
(b)
Gambar 4.17 Analisis SEM (Scanning Electron Microscopy) (a) Morfologi Patahan Komposit Hibrid 80/10/10/0 dengan Perbesaran 500x (b) Morfologi
Patahan Komposit Hibrid 80/10/10/0 dengan Perbesaran 1000x
Terlepasnya pengisi dari matriks (fiber pull - out) menunjukkan komposit memiliki interfasa yang kurang baik
Karakterisasi morfologi SEM (Scanning Microscopy Analysis) patahan komposit akibat benturan (rasio 60/30/10/0) tanpa penggunaan MAPP dapat dilihat pada Gambar 4.18berikut.
(a)
(b)
Gambar 4.18 Analisis SEM (Scanning Electron Microscopy) (a) Morfologi Patahan Komposit Hibrid 60/30/10/0 dengan Perbesaran 100x (b) Morfologi Patahan
Komposit Hibrid 60/30/10/0 dengan Perbesaran 500x
Dari Gambar 4.17 (a) dan (b) dapat dilihat morfologi patahan uji bentur komposit hibrid yang memiliki banyak area yang kosong. Pengisi pada hasil patahan uji bentur komposit terlepas dari matriks (fiber pull - out) setelah diberikan benturan menunjukkan bahwa komposit memiliki interfasa yang kurang baik antara matriks dan pengisi akibat tidak adanya penggunaan penyerasi MAPP.
Terlepasnya pengisi dari matriks menunjukkan komposit memiliki interfasa yang kurang baik
Hal yang sama juga terjadi pada Gambar 4.18 (a) dan (b) yang menunjukkan adanya area kosong yang terbentuk akibat terlepasnya pengisi dari matriks. Kemiripan hasil analisa SEM dari kedua sampel dengan jumlah pengisi yang berbeda (rasio 80/10/10/0 dan rasio 60/30/10/0) mendukung hasil penurunan kekuatan impak yang tidak terlalu signifikan atau dengan kata lain terjadi kemiripan properti kekuatan impak antara kedua variasi.
Selain itu, apabila dibandingkan Gambar 4.18 (a) dan (b) dengan Gambar 4.15 (a) dan (b) yang memiliki komposisi matriks dan pengisi yang sama dengan dan tanpa MAPP (rasio 60/30/10/0 dan rasio 58/30/10/2) dapat dilihat bahwa penambahan MAPP memberikan pengaruh yang besar terhadap ikatan antarfasa matriks dan pengisi. Pada Gambar 4.18 (a) dan (b) terbentuk banyaknya area kosong akibat terlepasnya pengisi dari matriks dan pada Gambar 4.15 (a) dan (b) hampir tidak ada area kosong yang terbentuk dan pengisi masih melekat utuh pada matriks setelah diberikan benturan. Penggunaan MAPP menciptakan ikatan antarfasa yang baik antara matriks dan pengisi.
4.21 PENGARUH KOMPOSISI SERBUK SERAT AMPAS TEBU