Pemanfaatan Limbah Plastik Polietilena (PE) Sebagai Matriks Komposit Dengan Bahan Penguat Serat Kaca

(1)

Kiki Angreini Siagian : Pemanfaatan Limbah Plastik Polietilena (PE) Sebagai Matriks Komposit Dengan Bahan Penguat Serat Kaca, 2010.

PEMANFAATAN LIMBAH PLASTIK POLIETILENA (PE) SEBAGAI MATRIKS KOMPOSIT DENGAN BAHAN PENGUAT SERAT KACA

SKRIPSI

OLEH :

KIKI ANGREINI SIAGIAN 040802027

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

OLEH :

KIKI ANGREINI SIAGIAN 040802027

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PEMANFAATAN LIMBAH PLASTIK

POLIETILENA (PE) SEBAGAI

MATRIKS KOMPOSIT DENGAN BAHAN PENGUAT SERAT KACA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di

Medan, Juli 2009

Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2 Pembimbing 1

Prof. Basuki Wirjosentono.MS.Ph.D Drs. Darwin Yunus Nasution, MS

NIP. 130 809 725 NIP. 130 936 280

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

(4)

PERNYATAAN

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2009

KIKI ANGREINI SIAGIAN 040802027

(5)

PENGHARGAAN

Syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT yang telah memberikan nikmat, rahmat dan hidayah serta kemampuan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini, yang berjudul “PEMANFAATAN LIMBAH PLASTIK POLIETILENA(PE) SEBAGAI MATRIKS KOMPOSIT DENGAN BAHAN PENGUAT SERAT KACA” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara.

Terima kasih, penghargaan, dan penghormatan yang teramat dalam kepada Ayahanda tercinta Alm. Sy. Muzukasi Siagian dan Ibunda terbaik dan tercinta Sahara Pulungan, serta kepada kakanda Adelyanti Siagian dan Lina Marlina Siagian,SSi., kepada abang Andika Pangundian Siagian dan Budi Partisan Siagian, kepada abang iparku Firman H, kepada kakak iparku Euis dan Nenni H., kepada tanteku Alm.Masnur Pulungan, kepada adikku Novriyanti Nasution dan Gustika Evawani Nasution, kepada keponakanku Fikri, Amel, Zahra, Nisa, dan Naswa, beserta seluruh keluarga tercinta sebagai sumber cinta, motivasi dan kasih sayang terbesar bagi penulis.

Terima kasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada Bapak Drs. Darwin Yunus Nasution, MS dan Bapak Profesor Basuki Wirjosentono, MS. Ph.D sebagai Dosen pembimbing I dan Dosen pembimbing II yang telah memberikan arahan kepada penulis sampai selesainya penulisan skripsi ini. Kepada Ibu Dra.Emma Zaidar, MSi selaku dosen wali, kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan MS dan Bapak Drs. Firman Sebayang MSi selaku ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU, kepada Bapak/Ibu Staf Laboratorium Kimia Fisika dan Kimia Polimer, kepada seluruh Bapak/Ibu Staf Pengajar Departemen Kimia, serta seluruh staf pegawai Departemen Kimia.

Kepada sahabat dan rekan-rekanku di Lab Kimia Fisika/Polimer : Fendi, Sari, Tarra, Sri, dan Fadli atas perhatian, bantuan, dukungan, dan motivasi yang diberikan pada penulis, kepada Bang Pujo, Kak Ria, Kak Yana dan Kak Lili, kepada adik-adik di Lab Kimia Fisika/Polimer : Rina, Rahma, Mega, Misbah, Ami, Juki, Reni, Adi dan Nia atas kebersamaannya, penulis mengucapkan terima kasih. Juga kepada Kak Mas dan Bang Edi selaku staf Lab Kimia Fisika/Polimer yang telah memberikan banyak bantuan dan dorongan,penulis mengucapkan banyak terima kasih. Kepada teman-teman stambuk 2004 : Atun, Yeni, Pipit, Yusbarina, Raskita, Melva, Ester, Refa, Eve, Jasmer, Hisar, Dinand, Jhon, Ina, Mona, Iva, Wilda, Aisyah, Mangisi, Vera, Rosida, Desy, Marisi, Daus, Wespan, Malau, Hajrul, Kardianto, Andri, Yohanna, Julia, doly, ika, Desmi, Ridwan. Kepada sahabat-sahabatku : Awan, Hardi, Masro, Ilfah dan Cici, penulis mengucapkan banyak terima kasih. Kepada teman-teman inde-kost khususnya Aand, Ami dan k’Dwi, penulis juga mengucapkan banyak terima kasih. Serta kepada semua pihak yang terlibat langsung maupun tidak langsung sehingga skripsi ini selesai dan kepada semua sahabat dan rekan yang tidak dapat disebutkan satu-persatu, penulis mengucapkan banyak terima kasih.

(6)

ABSTRAK

(7)

THE USAGE OF POLYETHYLENE PLASTIC WASTE AS COMPOSITE MATRIX WITH FIBER GLASS AS REINFORCEMENT AGENT

ABSTRACT

(8)

Kiki Angreini Siagian : Pemanfaatan Limbah Plastik Polietilena (PE) Sebagai Matriks Komposit Dengan Bahan

1.3. Pembatasan Masalah 3

1.4. Tujuan Penelitian 3

1.5. Manfaat Penelitian 4

1.6. Metodologi Penelitian 4

1.7. Lokasi Penelitian 5

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 6

2.4. Pengujian Kekuatan Tarik dan Kemuluran 12

2.5. Analisis Spektroskopi Infra Merah (FT-IR) 13

2.7. Analisis Termal Diferensial (DTA) 15

(9)

BAB 3 BAHAN DAN METODE PENELITIAN 17

3.1. Bahan-bahan yang digunakan 17

3.2. Alat-alat yang digunakan 17

3.3. Metode Penelitian 18

3.3.1. Pengambilan Sampel 18

3.3.2. Parameter Penelitian 18

3.3.5.1. Pencampuran Limbah Plastik PE-Serat Kaca

Tanpa Xilena 19

3.3.5.2. Pencampuran Limbah Plastik PE-Serat Kaca

(10)

3.5.2. Pembuatan Komposit dari Perbandingan Komposisi Optimal

Matriks Limbah Plastik PE dan Bahan Penguat Serat Kaca

dengan Penambahan Bahan Pembasah Xilena dengan Variasi

Konsentrasi 5%, 10%, 15%, 20% dan 25%. 24

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 25

4.1. Pengujian Sifat Mekanik Komposit dengan Variasi Perbandingan

Komposisi Matriks Limbah Plastik PE dan Bahan Penguat Serat

Kaca Tanpa Penambahan Bahan Pembasah Xilena 25

4.2. Pengujian Sifat Mekanik Komposit dari Perbandingan Optimal

Matriks Limbah Plastik PE dan Bahan Penguat Serat Kaca dengan

Penambahan Variasi Konsentrasi Bahan Pembasah Xilena 26

4.3. Analisis Termal dengan Menggunakan Analisis Termal

Deferensial (DTA) 26

4.4. Analisis Skanning Elektron Mikroskopi (SEM) 28

4.5. Analisis Spektrum Infra Merah (FT-IR) 29

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 30

5.1 Kesimpulan 30

5.2 Saran 30

DAFTAR PUSTAKA 31

(11)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Pengelompokan Bahan Pengisi 8

Tabel 2.2. Komposisi kaca yang biasa digunakan untuk produksi serat 10

Tabel 3.1 Bahan-bahan Penelitian 17

(12)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Polimerisasi Etilena 12

Gambar 3.1 Bentuk Spesimen Uji Tarik dan Kemuluran

ASTM D-638-72-Tipe IV 20

Gambar 4.1 Foto SEM Komposit PE dan Serat Kaca Tanpa Penambahan Xilena 27

(13)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1.a Tabel 1. Data Hasil Pengujian Kekuatan Tarik ( t) dan

Kemuluran ( ) Komposit dengan Variasi Perbandingan

Komposisi PE dan Serat Kaca Tanpa Penambahan Xilena 34

Lampiran 1.b Tabel 2. Data Hasil Pengujian Kekuatan Tarik ( t) dan

Kemuluran ( ) Komposit dari Perbandingan Optimal Matriks PE

dan Serat Kaca dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Xilena 34

Lampiran 2.a. Termogram Analisis DTA Limbah Plastik Polietilena (PE) 35

Lampiran 2.b. Termogram Analisis DTA Komposit Limbah Plastik PE dan Serat

Kaca Tanpa Penambahan Xilena 36

Lampiran 2.c. Termogram Analisis DTA Komposit Limbah Plastik PE dan Serat

Kaca dengan Penambahan Xilena 37

Lampiran 3.a. Spektrum FT-IR Polietilena Komersil 38

(14)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Polietilena adalah salah satu polimer terbesar penggunaannya dan produksinya

pertahun. Berdasarkan data Biro Pusat Statistik (BPS) diketahui bahwa penggunaan

polietilena di Indonesia adalah sebesar 1.528.623 ton pada tahun 2004 dengan

perkiraan laju pertumbuhan 7% sampai 9% pertahun.

Masalah yang ditimbulkan plastik bekas (jenis polietilena) terutama yang

berbentuk kemasan kantong plastik disebabkan karena sifatnya yang sangat sukar

terurai dalam tanah, sehingga dapat mencemari lingkungan

(http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=89).

Salah satu penanganan plastik bekas adalah dengan cara daur ulang, namun

mutunya tidak sebaik olahan plastik segar. Cara lainnya yaitu dengan cara

memodifikasinya menjadi suatu material baru dengan penambahan bahan pengisi

ataupun penguat untuk meningkatkan mutu dan kegunaannya.

Material inilah yang disebut material komposit. Material komposit terdiri

lebih dari satu tipe material dan dirancang untuk mendapatkan kombinasi karakteristik

terbaik dari setiap komponen penyusunnya

(http://www.forumsains.com/teknologi_material_komposit).

Pada plastik berpenguat serat, serat dan plastik dengan beberapa sifat fisik dan

mekanik yang bagus, digabung untuk menghasilkan suatu material yang memiliki sifat

baru dan unggul. Serat biasanya memiliki kekuatan dan modulus yang sangat tinggi,

tetapi biasanya sangat gampang rusak. Plastik mungkin rapuh, tapi biasanya memiliki

(15)

akan dihasilkan suatu material yang memiliki kekuatan dan kekakuan seperti serat dan

ketahanan kimia yang seperti plastik (Hull, D., 1988).

Akan tetapi, pencampuran antara plastik dengan bahan pengisi atau bahan

penguatnya ini tidak bercampur secara homogen, sehingga menghasilkan campuran

yang tidak kompatibel. Peningkatan kompatibilitas campuran ini dapat dilakukan

dengan penambahan bahan pendispersi yang berfungsi sebagai pelunak dan pembasah

pada matriks polimer (Wirjosentono, B., 1995).

Serat kaca banyak digunakan sebagai bahan penguat untuk banyak produk

plastik; material komposit yang dihasilkan dikenal sebagai plastik diperkuat gelas

(glass-reinforced plastic, GRP). Komposit plastik diperkuat gelas ini banyak

digunakan pada industri penerbangan, seperti pada sayap pesawat terbang, badan

pesawat terbang, pada industri perabotan, seperti : pembuatan rumah, kursi, meja, dan

lain-lain

Penambahan serat kaca yang memiliki kekakuan dan kekuatan yang tinggi

pada matriks polietilena akan mengakibatkan peningkatan dari kekuatan tarik dan

modulus elastisitasnya (Akutin, M.S, Et all, 1972).

Hasil penelitian oleh Tarra (2009) yang menggunakan serat kaca berupa serat

pendek untuk memperkuat plastik jenis Polietilena Tereftalat (PET) dengan

penambahan bahan pembasah orto klorofenol dapat meningkatkan adhesi antara

permukaan matriks PET dengan permukaan serat kaca.

Berdasarkan uraian diatas maka peneliti mencoba memanfaatkan limbah plastik

polietilena sebagai matriks komposit dengan bahan penguat serat kaca serta

penambahan bahan pembasah xilena yang berperan meningkatkan gaya adhesi dan

interaksi fisik antara matriks PE dan bahan penguat serat kaca, yang diharapkan dapat

digunakan untuk menghasilkan komposit yang memiliki sifat fisik dan mekanis yang

(16)

1.2 Permasalahan

1. Apakah limbah plastik polietilena (PE) dapat digunakan sebagai matriks

komposit dengan bahan penguat serat kaca?

2. Bagaimanakah pengaruh komposisi serat kaca terhadap sifat mekanis dari

komposit yang dihasilkan?

3. Bagaimanakah pengaruh penambahan bahan pembasah xilena terhadap sifat

mekanis dan fisik komposit limbah plastik PE dengan bahan penguat serat

kaca?

1.3 Pembatasan Masalah

1. Limbah plastik yang digunakan adalah limbah plastik polietilena (PE) dari

kantong plastik bening.

2. Parameter yang diamati dari komposit yang dihasilkan meliputi sifat mekanik

yaitu analisis kuat tarik dan kemuluran, gugus fungsi diamati dengan analisis

spektroskopi infra merah (FT-IR), ketahanan termal dengan menggunakan

analisis termal diferensial (DTA), dan analisis permukaan dengan

menggunakan alat skanning elektron mikroskopi (SEM).

1.4 Tujuan Penelitian

1. Untuk mengetahui apakah limbah plastik PE dapat digunakan sebagai matriks

dalam pembuatan komposit.

2. Untuk mengetahui pengaruh dari komposisi serat kaca sebagai bahan penguat

terhadap sifat mekanis dari komposit yang dihasilkan.

3. Untuk mengetahui pengaruh dari penambahan bahan pembasah xilena

terhadap sifat mekanis dan fisik dari komposit limbah plastik PE dengan bahan

(17)

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun hasil penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan suatu komposit dari

matriks limbah plastik polietilena (PE) dengan bahan penguat serat kaca yang

memiliki sifat fisik dan mekanis yang lebih baik serta dapat menghasilkan suatu

bahan baku plastik yang mempunyai nilai tambah yang digunakan dalam bidang

industri.

1.6 Metodologi Penelitian

Penelitian ini merupakan eksperimen laboratorium. Pembuatan komposit berupa

film tipis dengan ketebalan 2 mm berdasarkan ASTM D-638-72-tipe IV dengan

variasi komposisi limbah plastik PE : kaca serat (b/b) yaitu (90:10), (80:20),

(70:30), (60:40), (50:50) (%) dan variasi konsentrasi xilena dalam n-heksana

sebagai bahan pembasah yaitu 5%, 10%, 15%, 20%, 25% yang dilakukan dengan

suhu penekanan 140oC.

Pengambilan data dari komposit tersebut meliput i:

1. Data pengukuran nilai kekuatan tarik ( t) dan kemuluran ( ) diperoleh dengan

menggunakan seperangkat alat uji kuat tarik dan kemuluran.

2. Data analisis gugus fungsi diperoleh dengan menggunakan Fourier Transform

Infrared (FT-IR).

3. Data analisis ketahanan termal diperoleh dengan menggunakan Differential

Thermal Analysis (DTA).

4. Data analisis permukaan dengan menggunakan alat Scanning Electron

Microscopy (SEM).

Adapun variabel-variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

(18)

Kaca (b/b), yaitu (90:10), (80:20), (70:30), (60:40), (50:50)

(%).

- Variasi konsentrasi xilena : 5%, 10%,15%, 20% dan 25%

- Variabel tetap : - Suhu penekanan : 140oC

- Waktu penekanan : 20 menit

- Varabel terikat : - Kuat tarik dan kemuluran

- Ketahanan termal

- morfologi permuka an

1.7 Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium Kimia Fisika, laboratorium Kimia

Polimer, laboratorium Penelitian Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam Universitas Sumatera Utara dan laboratorium Skanning Elektron

(19)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit

Tidak ada pengertian yang pasti tentang material komposit, tetapi dari banyak studi

yang dilakukan, memberikan beberapa indikasi untuk menjelaskan tentang

pengertiannyanya. Ada tiga hal penting yang termasuk dalam pengertian komposit

untuk penggunaannya dalam berbagai aplikasi.

(i) Bahan ini terdiri dari dua atau lebih material yang berbeda sifat fisik dan

mekanisnya.

(ii) Komposit ini dapat dibuat dengan mencampurkan material-material

berbeda sifat ini dalam berbagai cara dimana pemasukan dari satu material

ke dalam material lainnya dilakukan dengan suatu cara terkontrol untuk

memperoleh sifat yang optimum.

(iii) Sifat-sifatnya unggul, dan cukup unik jika ditinjau dari beberapa hal,

dibandingkan dengan sifat dari komponen penyusunnya

(Hull, D.,1998).

Unsur penyusun suatu bahan komposit terdiri atas matriks dan penguat

(reinforcement). Bagian dominan yang mengisi komposit disebut dengan matriks

sedangkan bagian yang tidak dominan disebut penguat (Humaidi, 1998).

Pada dasarnya komposit dapat didefenisikan sebagai campuran makroskopik

dari serat dan matriks. Serat umumnya jauh lebih kuat dari matriks dan berfungsi

(20)

efek lingkungan dan kerusakan akibat benturan. Teknologi komposit saat ini telah

banyak menggunakan karbon murni sebagai serat. Serat karbon memiliki kekuatan

yang jauh lebih baik jika dibandingkan serat kaca tapi biaya produksinya juga lebih

mahal. Komposit dari serat karbon juga memiliki sifat ringan dan juga kuat. Komposit

ini juga banyak digunakan untuk struktur pesawat terbang, alat-alat olahraga, dan terus

meningkat digunakan sebagai pengganti tulang yang rusak.

Secara umum ada tiga efek kombinasi yang ditawarkan oleh komposit yang

berbeda dari penyusunnya, yaitu :

1. Penambahan, menghasilkan komposit dengan seluruh sifat-sifat penyusunnya.

2. Komplementasi, dimana tiap penyusun akan saling menutupi sifat satu sama

lain dengan cara menyumbangkan sifat-sifat yang berbeda dan terpisah.

3. Interaksi yang terjadi apabila sifat dari penyusun terikat dengan sifat penyusun

lainnya (Scwartz, 1984).

Ciri bahan komposit ialah energi retakan besar, mudah dibuat dari berbagai zat

penguat dan matriks, sifat-sifatnya pun beraneka ragam, yaitu :

1. Kekuatannya dapat jauh lebih besar daripada bahan kontruksi biasa.

2. Dapat dibuat sangat tegar (kaku) daripada bahan kontruksi lain.

3. Rapatannya rendah (ringan).

4. Kekuatan besar, termasuk pada suhu tinggi.

5. Ketahanan oksidasi serta korosinya memuaskan.

6. Muaian termal rendah dan dapat dikontrol baik.

7. waktu (usia) patah-tegangan lebih baik daripada kebanyakan logam.

8. Sifat produk dapat diatur terlebih dulu, disesuaikan dengan penerapannya.

9. Daya hantar termal dan listrik dapat diatur.

10.Pabrikasi komponen berukuran besar lebih mudah dan murah daripada logam

biasa (Feldman, D., et al, 1995).

Secara umum, sifat-sifat komposit ditentukan oleh :

(21)

2. Sifat-sifat resin

3. Rasio serat terhadap resin dalam komposit

4. Geometri dan orientasi serat pada komposit

Pada plastik berpenguat serat, serat dan plastik dengan beberapa sifat fisik dan

mekanik yang bagus, digabung untuk menghasilkan suatu material yang memiliki sifat

baru dan unggul. Serat biasanya memiliki kekuatan dan modulus yang sangat tinggi,

tetapi biasanya sangat gampang rusak. Plastik mungkin rapuh, tapi biasanya memiliki

ketahanan kimia yang cukup tinggi. Dengan menggabungkan serat dan plastik, maka

akan dihasilkan suatu material yang memiliki kekuatan dan kekakuan seperti serat dan

ketahanan kimia yang seperti plastik (Hull, D., 1988).

2.2. Bahan Pengisi

Bahan pengisi adalah bahan yang digunakan untuk ditambahkan pada bahan polimer

untuk meningkatkan sifat-sifatnya dan kemampuan pemrosesan atau untuk

mengurangi biaya. Bahan pengisi haruslah inert artinya bahan tersebut tidak bereaksi

dengan fase matriks (plastik) campuran fisik, sering dilakukan antara resin

termoplastik/karet atau termoplastik/filler (Oliver,H.A.T., 1994).

Penggunaan bahan pengisi secara luas dapat menghasilkan perubahan berikut

dalam sifat-sifat termoplastik suatu matrik polimer.

1. bertambahnya densitas

2. bertambahnya modulus elastisitas, pemadatan dan pengerasan bahan

3. peningkatan kekuatan kualitas permukaan

4. berkurangnya penyusutan bahan

( Schlump, 1990 ).

Bahan pengisi yang digunakan dapat dibagi dalam 2 kelompok yaitu organik

dan anorganik dan setiap kelompok ini dibagi kedalam tipe jenis berserat (fibrous) dan

(22)

Tabel 2.1. Pengelompokan bahan pengisi

Tipe Organik Anorganik

Berserat. Tepung kayu, kapas,

selulosa kayu murni.

Asbestos, serat kaca.

Tidak berserat. Karbon hitam, grafit,

serbuk gabus.

Kaca serat (Bahasa Inggris : fiber glass) atau sering diterjemahkan menjadi serat gelas

adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm

- 0,01 mm. Dia juga digunakan sebagai bahan penguat untuk banyak produk plastik;

material komposit yang dihasilkan dikenal sebagai plastik diperkuat gelas

(glass-reinforced plastic, GRP) atau epoxy diperkuat glass-fiber (GRE), disebut "fiberglass"

dalam penggunaan umumnya

Berbagai komposisi yang berbeda-beda dari mineral kaca telah digunakan untuk

memproduksi serat. Yang paling umum adalah terbuat dari silika (SiO2) dengan

penambahan kalsium oksida, boron oksida, sodium oksida, besi oksida dan aluminium

oksida. Kaca-kaca ini biasanya memiliki bentuk yang amorphous (tidak teratur),

meskipun beberapa diantaranya memiliki bentuk yang kistalin disebabkan pemanasan

yang sangat lama pada suhu yang tinggi. Hal ini biasanya digunakan untuk mereduksi

kekuatannya. Tipe susunan dari 3 serat kaca yang umum diketahui digunakan pada

pembuatan material komposit ditunjukkan pada tabel 2.2.

Tipe E (E untuk elektrikal/listrik) adalah tipe yang paling umum digunakan karena

bagus pemakaiannya dan memilki kekuatan, kekakuan, daya hantar listrik, dan daya

terhadap cuaca yang bagus. Tipe C (C untuk korosi) memiliki tahanan yang lebih

(23)

kekuatannya lebih rendah. Tipe S lebih mahal daripada tipe E, tapi memiliki modulus

Young yang lebih tinggi dan lebih tahan terhadap temparatur. Tipe ini digunakan

untuk aplikasi khusus, seperti pada industri penerbangan dimana modulus yang tinggi

menentukan biaya ekstra.

Tabel 2.2. komposisi kaca yang biasa digunakan untuk produksi serat (semua nilainya dalam wt %)

Catatan : Data dari pabrik serat kaca (Hull, D., 1995).

2.3. Plastik

Istilah plastik mencakup produk polimerisasi sintetik atau semi-sintetik. Mereka

terbentuk dari kondensasi organik atau penambahan polimer dan bisa juga terdiri dari

zat lain untuk meningkatkan performa atau ekonomi

Plastik adalah bahan polimer yaitu suatu bahan yang terdiri dari ratusan

bahkan ribuan atom yang terbentuk dari rangkaian berulang beberapa molekul yang

kecil yang membentuk rangkaian (Hall, 1990).

(24)

Polimer-polimer yang tidak berikat silang (linier atau bercabang) biasanya bisa larut

dalam beberapa pelarut, dan dalam banyak hal, mereka akan melebur atau mengalir.

Materi-materi demikian dikatakan sebagai termoplastik (Stevens, M.P., 2001).

Dari golongan ini ada 4 bahan komoditas yang terkenal yaitu polietilena (PE),

polietilena tereftalat (PET), polipropilena (PP), polistirena (PS), dan poli vinil klorida

(PVC) (Hall, 1990).

2.3.2. Polietilena (PE)

Polietilena adalah polimer termoplastik yang banyak digunakan dalam kehidupan

sehari-hari. Misalnya untuk membuat plastik pembungkus makanan, mainan

anak-anak, tabung dan botol plastik, packing, pelapis kabel, pipa dan lain-lain (Cowd,M.A.,

2001).

Polietilena merupakan bahan termoplastik yang transparan, berwarna putih dan

mempunyai titik leleh yang bervariasi antara 110-137 0C. Umumnya polietilena

bersifat tahan terhadap zat kimia. Pada suhu kamar polietilena tidak larut dalam

pelarut organik dan pelarut anorganik, polietilena dapat teroksidasi di udara pada suhu

tinggi dengan sinar ultraviolet. Struktur rantai polietilena dapat berupa linier,

bercabang, ataupun berikatan silang (Billmeyer, 1984)

Polietilena dibagi menjadi produk massa jenis rendah (<0,94 g/cm3) dan

produk massa jenis tinggi (>0,94 g/cm3). Perbedaan dalam massa jenis ini timbul dari

strukturnya yaitu polietilena massa jenis tinggi adalah merupakan polimer linier dan

polietilena massa jenis rendah adalah merupakan polimer bercabang (Cowd,M.A.,

2001).

Polietilena massa jenis rendah sebagiannya (50-60%) adalah padatan kristalin,

meleleh pada suhu kira-kira 115oC, dengan massa jenis antara 0,91 g/cm3- 0,94 g/cm3.

polietilen jenis ini dapat larut dalam banyak pelarut pada suhu di atas 100oC, tapi

hanya sedikit pelarut yang dapat melarutkannya pada atau mendekati suhu kamar

(25)

Polietilena massa jenis tinggi sebagian besar adalah padatan kristalin (di atas

90%), mengandung kurang dari 1 rantai/200 atom karbon pada cabang utama. Titik

lelehnya di atas 127oC (atau 135oC), dan massa jenisnya antara 0,95 g/cm3- 0,97 g/cm3

(Billmeyer, 1984).

Reaksi adisi adalah sebuah reaksi dimana dua atau lebih molekul bergabung

membentuk suatu produk yang disertai dengan pemutusan ikatan rangkap. Selama

polimerisasi etilena, ada ribuan molekul etilena yang bergabung bersama membentuk

polietilena.

Gambar 2.1. Polimerisasi etilena

Polietilena berkepadatan rendah biasa digunakan untuk barang-barang umum

seperti tas plastik dan material-material serupa lainnya yang fleksibel dan berkekuatan

rendah. Poli(etena) berkepadatan tinggi biasa digunakan untuk membuat

barang-barang seperti botol susu plastik dan wadah-wadah yang serupa, baskom cuci, pipa

plastik dan sebagainya. Biasanya terdapat huruf-huruf HDPE di dekat simbol

daur-ulang pada produk-produk tersebut

2.4. Pengujian Kekuatan Tarik dan Kemuluran

Pengujian sifat mekanik bahan polimer sangat penting karena penggunaan bahan

polimer sebagai bahan industri sangat bergantung pada sifat mekanisnya. Sifat

mekanik polimer merupakan salah satu sifat yang sering digunakan untuk

karakterisasi suatu bahan polimer. Sifat mekanik merupakan gabungan antara

(26)

macam ikatan dalam bahan polimer, yakni ikatan yang kuat antara atom dan interaksi

antara rantai polimer yang lemah.

Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer. Kekuatan tarik

suatu bahan didefenisikan sebagai besarnya beban maksimum (Fmaks) yang digunakan

untuk memutuskan spesimen bahan dibagi dengan luas penampangnya pada keadaan

semula.

Bila suatu bahan dikenakan beban tarikan yang disebut tegangan (gaya

persatuan luas), maka bahan akan mengalami perpanjangan (regangan). Selain besaran

kekuatan tarik ( ), sifat mekanik bahan juga diamati dari sifat kemulurannya ( ) yang

didefenisikan sebagai pertambahan panjang yang dihasilkan oleh ukuran panjang

spesimen akibat gaya yang diberikan.

%

I0 = Panjang spesimen mula-mula (mm)

It = Panjang spesimen setelah diberi beban (mm)

Besaran kemuluran ini berguna juga untuk mengamati sifat plastis dari bahan polimer

(Wirjosentono, B., 1993).

(27)

Dua variasi instrumental dari spektroskopi infra merah yaitu metode dispersif yang

lebih tua, dimana prisma atau kisi dipakai untuk mendispersikan radiasi infra merah,

dan metode Fourier Transform (FT) yang lebih akhir, yang menggunakan prinsip

interferometri.

Kelebihan-kelebihan dari FT-IR mencakup persyaratan ukuran sampel yang

kecil, perkembangan spektrum yang cepat, dan karena instrumen ini memiliki

komputer yang terdedikasi, kemampuan untuk menyimpan dan memanipulasi

spektrum(Stevens, M.P., 2001).

Pada saat ini spektrofotometer infra merah sering digunakan untuk keperluan

analisa kuantitatif, akan tetap sering juga digunakan untuk analisa kualitatif dengan

spektrofotometer ultra-lembayung dan sinar tampak. Penggunaan spektrofotometer

infra merah dimaksudkan untuk analisa yang lebih banyak ditujukan untuk identifikasi

senyawa organik.

Pada tahun 1935 beberapa perusahaan kimia telah menggunakan

spektrofotometer infra merah untuk analisa kuantitatif senyawa organik. Hal ini

mungkin disebabkan spektrum infra merah senyawa organik yang bersifat khas karena

mempunyai gugus fungsi yang berbeda-beda. Sehingga senyawa yang berbeda akan

mempunyai struktur yang berbeda pula. Sistem analisa spektroskopi infra merah telah

memberikan keunggulan dalam mengkarakterisasi senyawa organik dan formulasi

bahan-bahan polimer.

Analisa infra merah menyangkut penentuan gugus fungsi dari molekul yang

memberikan regangan pada daerah serapan infra merah. Dimana daerah serapan infra

merah terletak antara spektrum elektromagnetik sinar tampak dan spektrum radio

yaitu 4000-400 cm-1. Ahli kimia organik pada tahun 1930 secara serius mulai

memikirkan spektra infra merah sebagai salah satu yang memungkinkan untuk

(28)

Analisis infra merah memberikan informasi tentang kandungan aditif, panjang

rantai, struktur polimer. Di samping itu analisis mengenai bahan polimer yang

terdegradasi oksidatif dengan munculnya gugus karbonil dan pembentukan ikatan

rangkap rantai polimer. Gugus lain yang menunjukkan terjadinya degradasi oksidatif

adalah gugus karbonil dan karboksilat. Umumnya pita serapan polimer pada spektrum

infra merah adalah adanya ikatan C-H regangan pada daerah 2880 cm-1 s/d 2900 cm-1

dan regangan dari gugus lain yang mendukung suatu analisa mineral(Hummel, D.O.,

1985).

2.6. Analisis Termal Differansial (DTA)

Analisis termal deferensial atau lebih dikenal dengan istilah (DTA) merupakan salah

satu metode yang dilakukan untuk mengetahui kekuatan dan sifat termal suatu bahan

polimer. Metode analisis ini merupakan salah satu cara untuk mengetahui perbedaan

temperatur lebur antara sampel dan senyawa pembanding, baik perbandingan itu

dilakukan terhadap waktu ataupun terhadap temperatur. Perubahan daripada

temperatur (∆T) dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut (Rabek, J.F., and B. Ranlay, 1975).

Analisis termal deferensial adalah metode yang digunakan untuk memeriksa

pengaruh termal meliputi perubahan sifat fisika dan kimia dalam suatu sampel dimana

temperaturnya divariasikan sampai terjadi transisi atau reaksi. Hal ini dilengkapi

batasan-batasan proses pemanasan ataupun pendinginan(Cheremisinoff, N.P.,1990).

Dengan analisis termal diferensial, sampel dan referensi keduanya dipanaskan

(29)

gelas atau ikat silang, temperatur sampel akan tertinggal di belakang temperatur

referensi jika transisi tersebut endotermik, dan akan mendahului jika transisi tersebut

eksotermik(Stevens, M.P., 2001).

2.7. Skanning Elektron Mikroskopi (SEM)

Skanning Elektron Mikroskopi (SEM) merupakan alat yang dapat membentuk

bayangan permukaan. Struktur permukaan suatu benda uji dapat dipelajari dengan

mikroskop elektron pancaran karena jauh lebih mudah untuk mempelajari struktur

permukaan itu secara langsung.

Pada dasarnya SEM menggunakan sinyal yang dihasilkan elektron untuk

dipantulkan atau berkas sinar elektron sekunder. SEM menggunakan prinsip scanning

dengan prinsip utamanya adalah berkas elektron diarahkan pada titik-titik permukaan

spesimen. Gerakan elektron diarahkan dari satu titik ke titik lain pada permukaan

spesimen.

Jika seberkas sinar elektron ditembakkan pada permukaan spsimen maka

sebagian dari elektron itu akan dipantulkan kembali dan sebagian lagi diteruskan. Jika

permukaan spesimen tidak rata, banyak lekukan, lipatan atau lubang-lubang maka tiap

bagian permukaan itu akan memantulkan elektron dengan jumlah dan arah yang

berbeda dan jika ditangkap detektor akan diteruskan ke sistem layer dan akan

diperoleh gambaran yang jelas dari permukaan spesimen dalam bentuk tiga dimensi

(30)

BAB III

BAHAN DAN METODE PENELITIAN

3.1. Bahan-bahan penelitian

Adapun bahan-bahan yang digunakan yaitu :

Tabel 3.1. Bahan-bahan penelitian

Nama bahan Spesifikasi Merek

Limbah plastik PE

Serat kaca

n-heksana p.a E.Merck

Xilena p.a E.Merck

3.2. Alat-alat penelitian

Adapun alat-alat yang digunakan yaitu :

Tabel 3.2. Alat-alat penelitian

(31)

Neraca analitik Presisi ±0,0001 g Mettler Toledo

Gelas ukur 10 mL Pyrex

Seperangkat alat FT-IR Shimadzu FT-IR-8201 PC

Seperangkat alat analisis

termal differensial

Shimadzu DT-30

Seperangkat alat SEM Shimadzu ASM-SX

3.3. Metode Penelitian

3.3.1. Pengambilan Sampel

Sampel limbah plastik polietilena (PE) yang merupakan limbah dari kantong plastik

bening yang digunakan dalam penelitian ini diambil dengan metode sampel acak

sederhana.

3.3.2. Parameter Penelitian

Dalam penelitian ini, parameter yang diukur adalah sifat mekanis yaitu nilai kekuatan

tarik dan kemuluran, sifat ketahanan termal, serta analisis permukaan dari komposit

limbah plastik PE dengan serat kaca dengan variasi perbandingan komposisi (b/b)

yaitu (90:10), (80:20), (70:30), (60:40), (50:50) (%) dan dengan variasi konsentrasi

xilena dalam n-heksana sebagai bahan pembasah yaitu 5%, 10%, 15%, 20%, 25%

yang dilakukan pada suhu penekanan 140oC.

(32)

Limbah kantong plastik bening direndam dan dicuci sampai bersih lalu dikeringkan

kemudian dipotong-potong halus. Selanjutnya diletakkan dalam lempengan berukuran

15 cm x 15 cm yang telah dilapisi aluminium foil. Lempengan kemudian diletakkan di

antara pemanas mesin pencetak tekan pada suhu 1400C selama 3 menit tanpa tekanan.

Pemanasan dilanjutkan pada suhu yang sama dengan memberikan tekanan ± 100 kN

selama 20 menit. Kemudian lempengan diambil dan didinginkan dengan air.

Selanjutnya dibentuk spesimen dan dianalisis dengan analisis spektroskopi infra

merah untuk melihat gugus fungsinya, apakah limbah plastik tersebut termasuk jenis

polietilena.

3.3.4. Preparasi Sampel

3.3.4.1. Penyiapan Limbah Plastik PE

Limbah plastik PE direndam dan dicuci sampai bersih lalu dikeringkan kemudian

dipotong-potong halus.

3.3.4.2. Penyiapan Serat Kaca

Serat kaca dipotong kecil-kecil hingga berbentuk serat pendek dengan ukuran ± 2cm.

3.3.5. Pembuatan Campuran

3.3.5.1. Pencampuran Limbah Plastik PE-Serat Kaca Tanpa Xilena

Limbah plastik PE yang telah dipotong-potong halus dicampur dengan serat kaca

berbentuk serat pendek dengan variasi perbandingan komposisi (b/b) (90:10), (80:20),

(70:30), (60:40), dan (50:50) (%) hingga merata.

3.3.5.2. Pencampuran Limbah Plastik PE-Serat Kaca dengan Xilena

Limbah plastik PE yang telah dipotong halus dicampur dengan serat kaca berbentuk

serat pendek dengan perbandingan optimal hingga merata. Campuran ini kemudian

ditambahkan dengan bahan pembasah xilena dengan variasi konsentrasi 5%,10%,

15%, 20%, dan 25%.

(33)

Hasil pencampuran diletakkan dalam lempeng baja yang berukuran 15 cm x 15 cm

yang telah dilapisi dengan aluminium foil. Lempengan kemudian diletakkan di antara

pemanas mesin pencetak tekan yang telah dipanaskan pada suhu 140oC selama 3

menit tanpa tekanan. Pemanasan dilanjutkan pada suhu yang sama dengan

memberikan tekanan 100 kN selama 20 menit. Kemudian lempengan diambil dan

didinginkan di dalam air. Perlakuan ini dilakukan untuk masing-masing variasi

komposisi campuran PE dan serat kaca

3.3.7. Penyediaan Spesimen dan Karakterisasi Hasil Spesimen

3.3.7.1. Analisis Kekuatan Tarik dan Kemuluran

Film hasil spesimen dipilih dengan ketebalan 2 mm dan dipotong membentuk

spesimen untuk uji tarik dan kemuluran sesuai dengan ASTM D-638-72-Type IV.

Seperti pada gambar berikut :

115 mm

Gambar.3.1. Bentuk Spesimen Untuk Analisis Kuat Tarik dan Kemuluran ASTM D-

638-72-Type IV.

Alat uji tarik terlebih dahulu dikondisikan pada beban 100 kgf dengan kecepatan

penarikan 10 mm/menit, kemudian spesimen dijepit kuat dengan alat penjepit, lalu

mesin dihidupkan dan spesimen akan tertarik ke atas, spesimen diamati sampai putus.

Dicatat tegangan maksimum (Fmaks) dan regangannya. Data pengukuran tegangan

(34)

3.3.7.2.Analisis Sifat Termal dengan Metode Differential Thermal Analysis (DTA)

Spesimen ditimbang dengan berat 30 mg dalam cawan cuplikan. Setelah alat dalam

keadaan setimbang, suhu dinaikkan dari 20oC-600oC, kecepatan kenaikan suhu

10oC/menit, termokopel/mV = PR/15 mV : DTA range ± 200 µV dan kecepatan grafik

2.5 mm/menit. Hasil dicatat berupa termogram.

3.3.7.3. Analisis Gugus Fungsi dengan Spektroskopi Infra Merah (FT-IR)

Spesimen dijepit pada tempat sampel kemudian diletakkan pada alat ke arah sinar

infra merah. Hasilnya akan direkam ke dalam kertas berskala aluran kurva bilangan

gelombang terhadap intensitas sinar berupa grafik spektrum.

3.3.7.4. Analisis Permukaan dengan Skanning Elektron Mikroskopi (SEM)

Ruang mikroskop pada bagian dalam alat Shimadzu ASM-SX dibuat menjadi kedap

udara. Sumber listrik 30 kV dibuka secara perlahan hingga mencapai tegangan 20 kV.

Sampel diletakkan melintang di atas gelas preparat dan dimasukkan dalam ruang

mikroskop yang telah kedap udara dari luar. Tampilan gambar permukaan sampel

dapat dilihat pada layer tabung sinar katoda. Tampilan gambar difoto pada layer

(35)

3.4. Analisis Data

Data yang diperoleh dihitung dan kemudian ditabulasi.

1. Untuk data kekuatan tarik dan kemuluran, setelah dilakukan penelitian

diperoleh nilai tegangan (Fmaks) dan regangan (Ii-Io), maka dapat ditentukan

nilai kekuatan tariknya dengan rumus :

0 A Fmaks

=

σ ... (3.1)

Keterangan :

= Kekuatan tarik bahan (Kgf/mm2)

Fmaks = Tegangan maksimum (Kgf)

(36)

dan nilai kemuluran dapat dihitung dengan rumus :

%

I0 = Panjang spesimen mula-mula (mm)

It = Panjang spesimen setelah diberi beban (mm)

2. Untuk hasil analisis gugus fungsi, analisis ketahanan termal, dan analisis

permukaan komposit dapat diperoleh secara langsung.

3.5. Bagan Pengambilan Data

(37)

Kiki Angreini Siagian : Pemanfaatan Limbah Plastik Polietilena (PE) Sebagai Matriks Komposit Dengan Bahan berukuran 15 cm x 15 cm yang telah dilapisi aluminium foil

dicetak tekan pada suhu 140oC selama 20 menit

dibentuk spesimen

dikarakterisasi

3.4.2. Pembuatan Komposit dari Perbandingan Komposisi Optimal Matriks Limbah Plastik PE dan Bahan Penguat Serat Kaca dengan Penambahan dengan variasi konsentrasi 5%, 10%, 15%, 20% dan 25 %

(38)

diletakkan pada lempengan baja berukuran 15 cm x 15 cm yang telah dilapisi aluminium foil

dicetak tekan pada suhu 140oC selama 20 menit

dibentuk spesimen

dikarakterisasi

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Sifat Mekanik Komposit dengan Variasi Perbandingan

Komposisi Matriks Limbah Plastik PE dan Bahan Penguat Serat Kaca Tanpa Penambahan Bahan Pembasah Xilena

Pengujian sifat mekanik yang dilakukan terhadap komposit meliputi kekuatan tarik

( t) dan kemuluran ( ). Data hasil pengujian kekuatan tarik dan kemuluran dapat

(39)

dilihat pada lampiran 1.a. (Tabel 1). Dari data terlihat perubahan kekuatan tarik dan

kemuluran pada limbah plastik PE sebelum dan sesudah penambahan serat kaca.

Dari data diperoleh kekuatan tarik dan kemuluran limbah plastik PE sebelum

penambahan serat kaca adalah sebesar 0.69 Kgf/mm2 dan kemuluran sebesar 529.16%.

Setelah penambahan serat kaca pada perbandingan komposisi limbah plastik PE dan

serat kaca (b/b) (90:10) (%) terlihat adanya kenaikan pada kekuatan tarik dan

kemulurannya yaitu kekuatan tarik sebesar 0.83 Kgf/mm2 dan kemuluran sebesar

179.55% dan maksimum terjadi pada komposisi limbah plastik PE dan serat kaca

(b/b) (60:40) (%) yang memberikan kekuatan tarik sebesar 2.48 Kgf/mm2 dan

kemuluran sebesar 56.60%. Hal ini menunjukkan bahwa serat kaca dapat bertindak

sebagai bahan penguat pada limbah plastik PE, serat kaca memiliki kekuatan dan

kekakuan yang tinggi, sifat inilah yang disumbangkan pada matriks limbah plastik PE

yang bersifat elastis, namun rapuh. Pada perbandingan komposisi limbah plastik PE

dan serat kaca (b/b) (50:50) (%) terjadi penurunan kekuatan tarik dan kemuluran, hal

ini kemungkinan terjadi karena titik jenuh dalam pencampuran antara matriks limbah

plastik PE dan bahan penguat serat kaca telah terlampaui.

4.2. Pengujian Sifat Mekanik Komposit dari Perbandingan Optimal Matriks Limbah Plastik PE dan Bahan Penguat Serat Kaca dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Bahan Pembasah Xilena

Data hasil pengujian kekuatan tarik dan kemulurannya dapat dilihat pada lampiran 1.b.

(Tabel 2). Dari data terlihat perubahan kekuatan tarik dan kemuluran pada campuran

limbah plastik PE dan serat kaca sebelum dan sesudah penambahan xilena sebagai

bahan pembasah.

Dari data diperoleh kekuatan tarik dan kemuluran campuran PE dan serat kaca

(40)

56.60%. Setelah penambahan xilena 5% terlihat adanya kenaikan pada kekuatan tarik

dan kemulurannya yaitu kekuatan tarik sebesar 2.78 Kgf/mm2 dan kemuluran sebesar

74.58% dan maksimum terjadi pada penambahan xilena 20% yang memberikan

kekuatan tarik sebesar 3.82 Kgf/mm2 dan kemuluran sebesar 58.78%. Hal ini

menunjukkan bahwa xilena dapat bertindak sebagai bahan pembasah yang dapat

meningkatkan interaksi antara matriks limbah plastik PE dengan bahan penguat serat

kaca, dimana dengan adanya bahan pembasah xilena maka serat kaca akan terdispersi

(tersebar) secara lebih merata pada matriks PE dan akan mengisi rongga-rongga pada

matriks PE dengan lebih baik.

4.3. Analisis Termal dengan Menggunakan Analisis Termal Deferensial (DTA)

Analisis termal diferensial merupakan salah satu cara untuk menentukan sifat panas

dari suatu bahan sampel (dalam hal ini komposit PE), dengan mengukur perbedaan

temperatur di antara sampel dengan suatu bahan pembanding yang stabil terhadap

perubahan panas.

Dari termogram DTA limbah plastik PE tanpa bahan penguat serat kaca pada

lampiran 2.a. memperlihatkan adanya puncak endotermis pada suhu 125oC, yang

diidentifikasikan sebagai temperatur leleh. Adanya puncak eksotermis pada suhu

370oC sebagai temperatur terdekomposisi.

Pada lampiran 2.b. yang merupakan termogram DTA komposit PE dengan

bahan penguat serat kaca tanpa penambahan bahan pembasah xilena memperlihatkan

adanya puncak endotermis pada suhu 125oC, yang diidentifikasikan sebagai

temperatur leleh. Adanya puncak eksotermis pada suhu 370oC sebagai temperatur

terdekomposisi dan pada suhu 470oC sebagai temperatur terbakar. Pada termogram

ini, menunjukkan banyak puncak dengan titik yang berbeda-beda.

Sedangkan pada lampiran 2.c. yang merupakan termogram DTA komposit PE

dan serat kaca dengan bahan pembasah xilena memperlihatkan adanya puncak

(41)

puncak eksotermis pada suhu 370oC sebagai temperatur terdekomposisi dan pada suhu

460oC sebagai temperatur terbakar. Pada termogram ini, puncak yang dihasilkan lebih

sedikit daripada termogram komposit PE tanpa penambahan xilena.

Adanya perubahan titik leleh dari kedua komposit sebelum dan sesudah

penambahan bahan pembasah xilena diduga disebabkan karena meningkatnya gaya

adhesi dan interaksi fisik antara matriks PE dan bahan penguat serat kaca karena

adanya penambahan xilena, sehingga dibutuhkan suhu yang lebih tinggi untuk

melelehkan campuran tersebut. Hal ini juga dapat dilihat dari jumlah puncak yang

terdapat pada termogram kedua komposit. Pada termogram komposit PE sebelum

penambahan xilena terdapat banyak puncak pada berbagai titik berbeda dibandingkan

dengan termogram komposit PE dengan penambahan xilena. Perbedaan jumlah

puncak ini menunjukkan bahwa komposit PE dengan penambahan xilena lebih

homogen dibandingkan tanpa penambahan xilena. Terlihat bahwa penambahan xilena

dapat meningkatkan ketahanan termal komposit.

4.4. Analisis Skanning Elektron Mikroskopi (SEM)

Dalam analisis foto SEM dapat diketahui bentuk dan perubahan permukaan dari suatu

bahan. Pada prinsipnya bila terjadi perubahan pada suatu bahan misalnya patahan,

lekukan dan perubahan struktur dari permukaan, maka bahan tersebut cenderung

mengalami perubahan energi. Energi yang berubah tersebut dapat dipancarkan,

dipantulkan dan diserap serta diubah bentuknya menjadi fungsi gelombang elektron

(42)

Pada gambar 4.1. hasil foto SEM menunjukkan permukaan yang kasar. Hal ini

disebabkan serat kaca yang dicampurkan tidak menyebar secara merata dalam matriks

limbah plastik PE karena tidak adanya kesesuaian di antara keduanya, sehingga

terlihat adanya gumpalan-gumpalan serat kaca pada permukaan spesimen.

Gambar 4.1. Foto SEM Komposit PE dan serat kaca tanpa penambahan xilena

Pada gambar 4.2. hasil foto SEM menunjukkan permukaan yang lebih halus

dibandingkan pada permukaan spesimen tanpa penambahan xilena, tidak terlihat

adanya gumpalan serat kaca pada permukaan spesimen. Hal ini disebabkan

rongga-rongga pada permukaan limbah PE telah diisi oleh serat kaca, yang dengan

penambahan bahan pembasah xilena sehingga penyebaran serat kaca dalam limbah PE

(43)

Gambar 4.2. Foto SEM Komposit PE dan serat kaca dengan penambahan xilena

4.5. Analisis Spektrum Infra Merah (FT-IR)

Analisis spektrum infra merah ini dapat membantu untuk mengetahui apakah limbah

plastik yang digunakan termasuk jenis polietilena atau tidak dengan memberi

informasi tentang gugus fungsi dari limbah plastik, yang kemudian dibandingkan

dengan spektrum infra merah polietilena komersil.

Pada lampiran 3.a. yang merupakan spektrum infra merah polietilena komersil,

memiliki bilangan gelombang yang khas yaitu pada pita dengan bilangan gelombang

2950 cm-1 yang menunjukkan keberadaan gugus C-H, dan pada bilangan gelombang

1460 cm-1 dan 720 cm-1 menunjukkan adanya gugus CH2 ( Bark, L.S., & Allen, N.S.,

1982).

Pada lampiran 3.b. yang merupakan spektrum limbah plastik, memberikan

informasi pada bilangan gelombang 2918.15 cm-1 dan didukung pita dengan bilangan

gelombang 2851.19 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus C-H, dan pada bilangan

gelombang 1471.59 cm-1 dan didukung pita dengan bilangan gelombang 1463.34 cm-1

serta pada bilangan gelombang 730.09 cm-1 dan didukung pita dengan bilangan

gelombang 719.86 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus CH2. Hal ini menunjukkan

(44)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Limbah plastik PE dapat dimanfaatkan dan ditingkatkan penggunaannya yaitu

sebagai matriks dalam pembuatan komposit yang kemudian dicampurkan

dengan serat kaca yang berfungsi sebagai bahan penguat sehingga

menghasilkan komposit yang memiliki kekuatan yang tinggi dan berat jenis

yang ringan sehingga dapat digunakan dalam berbagai aplikasi.

2. Perbandingan komposisi matriks PE dan bahan penguat serat kaca sangat

mempengaruhi sifat mekanis komposit dimana semakin banyak serat kaca

yang digunakan akan meningkatkan kekuatan tarik dan kemuluran komposit.

Perbandingan komposisi (b/b) matriks PE dan serat kaca yang paling baik

adalah pada perbandingan (60:40) (%) yang menghasilkan kekuatan tarik

sebesar 2.48 Kgf/mm2 dan kemuluran sebesar 56.60%.

3. Penambahan xilena sebagai bahan pembasah dapat meningkatkan sifat fisik

dan mekanis komposit PE dan serat kaca yang dapat dilihat dari kekuatan

tariknya yang semakin meningkat dan yang paling baik adalah dengan

menggunakan xilena 20 % yang menghasilkan kekuatan tarik sebesar 3.83

Kgf/mm2 dan kemuluran sebesar 58.78%. Hal ini juga dapat dilihat dari

ketahanan termal komposit yang semakin meningkat dengan penambahan

xilena, dan juga dari analisis permukaan yang menunjukkan bahwa permukaan

komposit menjadi lebih halus dengan penambahan xilena.

(45)

Untuk peneliti selanjutnya, disarankan untuk menggunakan bahan penguat lain selain

serat kaca untuk meningkatkan sifat mekanis daripapan komposit yang dihasilkan dari

matriks limbah PE nya penggunaan metode pencampuran yang lainnya

DAFTAR PUSTAKA

Akutin, M.S., Kerber, M.L., Stall Nova, I.O., Grodskaya, N.L., Aleeksev, E.E. 1972. A Study Of Glass Reinforced Polyethylene. SpringerLink-Journal Article. USA : New York. Vol.8 (6).

Bark, L.S. & Allen, N.S. 1982. Analysis Of Polymer Systems. London : Applied Science Publisher, LTD.

Billmeyer, Jr.Fw. 1984. Text Book of Polymer Science. 3rd edition. New York : John Wiley & Sons.

Cheremisinoff, N.P. 1990. Product Design and Testing of Polymeric Materials. New York : Marcer Dekker Inc.

Cowd, M.A.1990. Kimia Polimer. Bandung : Penerbit ITB.

Feldman, D., & Hartomo, A.J. 1995. Bahan Polimer Konstruksi Bangunan. Jakarta : Penerbit Gramedia Pustaka Utama.

Hall, A.C. 1990. Polymer Materials. 2nd edition. New York : John Wiley & Sons.

http://en.wikipedia.org/wiki/kaca_serat. Diakses tanggal 29 Agustus 2008.

(46)

Humaidi. 1998. Bahan Polimer Komposit. Medan : USU Press.

Hummel, D.O. 1985. Infrared Spectra polymer in The Medium and Long Wave Lenght Region. London : John Wiley & Sons.

Nur, C. 1997. Pengaruh Radiasi Sinar Gamma dan Rapat Massa serta Sifat Mekanis HDPE dan LDPE. Medan : Lembaga Penelitian USU.

Oliver, H.A.T. 1999. Metal Gumie and Polymer. London : Cambridge University Press.

Rabek, J.F.and B,Ranlay. 1975. Role of Singlet Oxygen in Photooxidative Degradation and Photostabilisation of Polymer, Polymer Eng and Sci.Vol 15,1.

Ritchie, P.D. 1972. Plasticizer,Stabilizer and Filler. London : Liffe Book Ltd.

Schlumpf, H.P. 1990. Filler and Reinforcement. In R,Bachter and Muller.eds. Plastics Additive Handbook. 3rd edition. Jerman : Hansher Publisher Munich.

Schwartz,M.1984.Composite Materials Handbook.Mc Graw Hill Book,New York.

Silverstein, R.M.1986. Penyelidikan Spektrometrik Senyawa Organik. Edisi ke-4. Jakarta : Penerbit Erlangga.

Stevens, M.P. 2001. Kimia Polimer. Cetakan Pertama. Jakarta : Penerbit Pradnya Paramita.

Tarra, S. 2009. Pemanfaatan Limbah Plastik Polietilena Tereftalat (PET) Sebagai Matrik Komposit Dengan Bahan Penguat Kaca Serat. Skripsi S-1 Departemen Kimia. Medan : USU.

Wirjosentono, B. 1995. Analisis dan Karakterisasi Polimer. Medan : USU Press.

(47)

(48)

Lampiran 1.a.

Tabel 1. Data Hasil Pengujian Kekuatan Tarik ( t) dan Kemuluran ( ) Komposit dengan Variasi Perbandingan Komposisi Matriks PE dan Serat Kaca

(49)

3 60: 40 15 42.90 18.64 3.57 62.15

4 60 : 40 20 45.85 17.63 3.82 58.78

5 60 : 40 25 28.8 17.41 2.4 58.03

(50)

(51)

(52)

(53)

Lampiran 3.a. Spektrum FT-IR Polietilena Komersil

(54)