PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM
PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK
GIPSUM
TESIS
OLEH
SITI NURHABIBAH HUTAGALUNG 117026018/FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK GIPSUM
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika
pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
SITI NURHABIBAH HUTAGALUNG 117026018/FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : Pembuatan Dan Karakterisasi Papan
Gipsum Plafon Yang Dibuat Dari Serat Eceng Gondok Gipsum
Nama Mahasiswa : Siti Nurhabibah Hutagalung
Nomor Induk Mahasiswa : 117026018/FIS
Program Studi : Magister (S 2) Ilmu Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui,
Komisi Pembimbing
Dr. Kerista Sebayang,M.S Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S
Ketua Anggota
Ketua Program Studi, Dekan,
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM
PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK
GIPSUM
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 24 Juli 2013
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :
N a m a : Siti Nurhabibah Hutagalung
N I M : 117026018
Program Studi : Magister Ilmu Fisika
Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi mengembangkan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non Eksklusif
atas Tesis saya yang berjudul :
“PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON
YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK GIPSUM ”
Beserta perangkat yang ada ( ! " # ! ). Dengan Hak Bebas Royalti Non Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih
media, memformat, mengelola dalam bentuk " , merawat dan
mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 24 Juli 2013
Telah diuji pada
Tanggal : 24 Juli 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Dr. Kerista Sebayang, M.S
Anggota : 1. Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S
2. Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc
3. Dr. Anwar Dharma Sembiring,M.S
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama lengkap berikut gelar : Siti Nurhabibah Hutagalung, S.Si
Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 08 Juli 1986
Alamat Rumah : Jl. Titi Papan Gg.Pertahanana No.49
Sei.Sikambing D Medan, Sumatera Utara
No. Telpon/HP/e mail : 081375534410 / 082164911405
siti_nurhabibah69@yahoo.com
Instansi Tempat Bekerja : SMK Citra Harapan Percut Sei Tuan
Alamat Kantor : Jl. Medan Percut Km.11,5
Telepon :
DATA PENDIDIKAN
SD : SD Negeri No.060831 Tamat : 1998
SMP : SMP Negeri 18 Medan Tamat : 2001
SMA : SMA Amir Hamzah Medan Tamat : 2004
Strata 1 : Fisika FMIPA Universitas Negeri
Medan
Tamat : 2009
Strata 2 : Magister Ilmu Fisika SPs USU Tamat : 2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmad, taufik dan hidayah Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp.A(K), atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M. Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc., Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Dr.Anwar Dharma Sembiring, M.S., beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setingi tinginya penulis ucapkan kepada:
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S selaku Pembimbing Utama dan Bapak Dr.Perdinan Sinuhaji, M.S selaku anggota Komisi pembimbing yang telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini.
2. Bapak Dr. Nasruddin MN., M.Eng.Sc., bapak Dr.Anwar Dharma Sembiring, M.S dan bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyempurnakan tesis ini.
4. Ayahanda Alm.ST.M Hutagalung dan Ibunda Siti Sawiyah Pardede yang telah memberikan do’a serta dorongan moril maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan ini.
5. Kakanda Siti Rahmah H, SE, Siti Saleha H, dan abangda Abdul Razak H, Abdul Ghani H, Abdul Halim H yang telah memberikan motivasi serta do’anya.
6. Ikhsan Parinduri atas kerjasama dan dukungannya yang baik selama perkuliahan.
7. Rekan rekan seangkatan 2011 atas kerjasama dan kekompakannya selama perkuliahan hingga selesai perkuliahan.
8. Kepala yayasan, kepsek, wakasek, dewan guru serta staf administrasi di YP.Citra Harapan Percut.
Tidak menutup kemungkinan tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi kesempurnaan tesis ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang.
Medan, Agustus 2013 P e n u l i s ,
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM
PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK
GIPSUM
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi papan gipsum plafon yang dibuat dari tepung gipsum, tepung dan serat eceng gondok. Variasi komposisi pembuatan papan gipsum plafon terdiri dari perbandingan persentase berat campuran tepung gipsum : tepung : serat eceng gondok adalah 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, menggunakan metode acak dengan panjang serat 5 cm. Dari hasil penelitian papan gipsum plafon memiliki sifat nilai fisis dan mekanik, densitas 1248 1409 kg/m3, daya serap air 16,08%, kuat tekan 56,068 N/m2, kuat lentur 3861,8 N/m2, kuat tarik 616,03 N/m2, kuat impak 13300 J/m2. Papan gipsum plafon yang dibuat dapat digunakan sampai temperature 4100C. Pembuatan papan gipsum plafon berdasarkan SNI 03 2105 2006 dan JIS 5908 2003
Kata kunci :
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF GYPSUM
BOARDS CEILING IS MADE OF ECENG GONDOK FIBER
GYPSUM
ABSTRACT
The research has been conducted about preparation and characterization of gypsum board ceiling is made of gypsum powder, castable and eceng gondok fiber. The composition variation of the manufacture of gypsum board ceiling consists of a comparison of the percentage by weight of gypsum powder mixture : : eceng gondok fiber are 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, Using a random method with fiber length of 5 cm. From the research, gypsum board ceiling has a value of physical and mechanical properties, density of 1248 1409 kg/m3, water absorption 16.08%, compressive strength 56,068 N/m2, flexural strength 3861,8 N/m2, tensile strength 616,03 N/m2, impact strength 13300 J/m2. Gypsum board ceiling is made can be used up to temperatures of 4100C. Manufacture of gypsum board ceiling by SNI 03 2105 2006 and JIS 5908 2003
Keywords: Gypsum eceng gondok fiber, ceiling, physical properties,
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN TESIS i
PERNYATAAN ORISINALITAS ii
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS iii
PENETAPAN PANTIA PENGUJIAN TESIS iv
2.5. Papan Gipsum
2.6. (Semen Tahan Panas)
2.7. Karakterisasi Sifat Fisik Papan Gipsum Plafon 2.7.1. Pengujian Densitas
2.7.2. Pengujian Daya Serap Air
2.8. Karakterisasi Sifat Mekanik Papan Gipsum Plafon
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.6. Pengujian Sifat Fisis Papan Gipsum Plafon 3.6.1. Pengujian Densitas
3.6.2. Pengujian Daya Serap Air
! )
3.7.3. Pengujian Kuat Tarik (
3.7.4 Pengujian Impak (" #
3.8. Pengujian DTA
3.9. Diagram Alir Penelitian
32 32 33 33 35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pemanfaatan Serat Eceng Gondok Dalam Pembuatan Papan Gipsum Plafon
4.2. Hasil Karakterisasi Fisik Dari Papan Gipsum Plafon
4.2.1. Hasil Karakterisasi Densitas 4.2.2. Hasil Karakterisasi Daya Serap Air
4.3. Hasil Karakterisasi Sifat Mekanik Dari Papan
4.5. Hasil Pengujian Morfologi Bahan (SEM)
36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
DAFTAR TABEL
Tabel Judul Halaman
2.1 Kandungan Kimia Eceng Gondok Kering 12
2.2 Komposisi Gipsum 13
2.3 Sifat Fisis dan Mekanis dari Berbagai Standar 17 2.4 Hasil Pengujian Densitas Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Daya Serap Air Papan Gipsum Plafon
DAFTAR GAMBAR 3.1 Bentuk Spesimen Pengujian Kuat Tarik dengan Standar
ASTM D 638 30
3.2
3.3
Bentuk Sampel Pengujian Kuat Lentur dengan Standar ASTM D 790
Bentuk Sampel Pengujian Impak dengan Standar ASTM D 256
30
30
3.4 Diagram Alir Penelitian 35
4.1 Hubungan Densitas dengan Komposisi Sampel 37 4.2 Hubungan Daya Serap Air dengan Komposisi Sampel 39 4.3 (a,b,c) Bentuk Papan Gipsum Plafon , (d) Bentuk Preparasi
Sampel Uji Mekanik 40
4.4 Hubungan Kuat Tekan dengan Komposisi Serat Eceng Gondok
41 4.5 Hubungan Kuat Lentur dengan Komposisi Serat Eceng
Gondok
Hubungan Kuat Tarik dengan Komposisi Serat Eceng Gondok Hubungan Kuat Impak dengan Komposisi Serat Eceng
Gondok
Hubungan Puncak Endoterm / Tg dengan Komposisi Sampel Hubungan Puncak Eksoterm / Tm dengan Komposisi Sampel Hasil Pengukuran Uji DTA Bahan Tepung
4.13
4.14 4.15 4.16 4.17 4.18
Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan gipsum Untuk Sampel Tepung Gipsum : Serat Eceng Gondok : Tepung
(87:10:3)
Hasil Pengujian SEM Tepung Gipsum Pembesaran 148x Hasil Pengujian SEM Tepung Gipsum Pembesaran 569 x Hasil Pengujian SEM Tepung Pembesaran 198 x Hasil Pengujian SEM Tepung Pembesaran 603 x Hasil Pengujian SEM Papan Gipsum Plafon (Tepung Gipsum+Tepung + Serat Eceng Gondok)
53
54 55 56 56
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM
PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK
GIPSUM
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi papan gipsum plafon yang dibuat dari tepung gipsum, tepung dan serat eceng gondok. Variasi komposisi pembuatan papan gipsum plafon terdiri dari perbandingan persentase berat campuran tepung gipsum : tepung : serat eceng gondok adalah 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, menggunakan metode acak dengan panjang serat 5 cm. Dari hasil penelitian papan gipsum plafon memiliki sifat nilai fisis dan mekanik, densitas 1248 1409 kg/m3, daya serap air 16,08%, kuat tekan 56,068 N/m2, kuat lentur 3861,8 N/m2, kuat tarik 616,03 N/m2, kuat impak 13300 J/m2. Papan gipsum plafon yang dibuat dapat digunakan sampai temperature 4100C. Pembuatan papan gipsum plafon berdasarkan SNI 03 2105 2006 dan JIS 5908 2003
Kata kunci :
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF GYPSUM
BOARDS CEILING IS MADE OF ECENG GONDOK FIBER
GYPSUM
ABSTRACT
The research has been conducted about preparation and characterization of gypsum board ceiling is made of gypsum powder, castable and eceng gondok fiber. The composition variation of the manufacture of gypsum board ceiling consists of a comparison of the percentage by weight of gypsum powder mixture : : eceng gondok fiber are 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, Using a random method with fiber length of 5 cm. From the research, gypsum board ceiling has a value of physical and mechanical properties, density of 1248 1409 kg/m3, water absorption 16.08%, compressive strength 56,068 N/m2, flexural strength 3861,8 N/m2, tensile strength 616,03 N/m2, impact strength 13300 J/m2. Gypsum board ceiling is made can be used up to temperatures of 4100C. Manufacture of gypsum board ceiling by SNI 03 2105 2006 and JIS 5908 2003
Keywords: Gypsum eceng gondok fiber, ceiling, physical properties,
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Penggunaan dan pemanfaatan material komposit dewasa ini berkembang cukup pesat mulai dari yang sederhana seperti alat alat rumah tangga sampai sektor industri dikarenakan komposit mempunyai keunggulan tersendiri dibandingkan dengan bahan teknik alternatif lain seperti kuat, ringan, tahan korosi, ekonomis dan sebagainya (Purboputro,P, 2006).
Semakin meningkatnya kebutuhan perumahan saat ini menyebabkan kebutuhan bahan bangunan semakin meningkat pula. Bahan yang digunakan untuk bangunan terdiri dari bahan atap, langit langit (plafon), dinding dan lantai. Untuk memenuhi bahan tersebut diatas maka perlu dikembangkan dalam
pembuatan papan gipsum yang mudah diperoleh bahan bakunya, mutunya baik, harganya murah, tidak mengganggu kesehatan dan ramah lingkungan. Memilih
serat alam dalam pembuatan komposit karena serat alam memiliki beberapa kelebihan yaitu serat alam sangat mudah diperoleh didaerah tropis, budidayanya serat alam mudah, usia panen relatif pendek, panennya dapat dilakukan di lahan
$ , teknologi untuk pengolahannya sangat sederhana, tingkat yang sangat tinggi (Badri,M, 2009).
Serat eceng gondok ( ) merupakan salah satu material alternatif dalam pembuatan komposit secara ilmiah. Serat eceng gondok sekarang banyak digunakan dalam industri dan kerajinan rumah tangga karena selain mudah didapat, murah dan dapat mengurangi polusi lingkungan ( ) sehingga komposit ini mampu mengatasi
permasalahan lingkungan, serta tidak membahayakan kesehatan (Purboputro,P, 2006).
maupun bahan penolong. Gipsum adalah salah satu contoh mineral dengan kadar kalsium yang mendominasi pada mineralnya. Gipsum yang paling umum ditemukan adalah jenis dengan rumus kimia CaSO4.2H2O. (Supriatna, 1997)
Menurut Bagir,A, 2009, menyatakan bahwa pemanfaatan serat eceng gondok sebagai bahan baku pembuatan komposit frekuensi putaran
adalah 60 Hz dan frekuensi putaran optimum %
adalah 50 Hz, variabel optimum diperoleh pada komposit dengan kadar 20 % berat serat, dengan harga kuat tarik 19 N/m2, kuat tekan 18,44 N/m2, kadar air 5,96 %, daya absorbsi air 57,1 % dan pengembangan tebal 4,17 %.
Menurut Achmad,N, 2011, menyatakan bahwa pemanfaatan serat eceng gondok sebagai penguat material komposit pengganti serat karbon dalam pembuatan , pengujian temperatur dan pengujian impak memiliki perbedaan yang beragam dengan 5 macam variasi yaitu serat 10 gr, 20 gr, tepung 20 gr, 40 gr, tanpa adanya penambahan serat dan tepung sama sekali.
Menurut Purboputro,P, 2006, menyatakan pengaruh panjang serat terhadap kekuatan impak komposit eceng gondok dengan mengetahui kekuatan tarik, kekuatan impak, kekuatan komposit serat eceng gondok dengan panjang 2,5 cm, 5 cm dan 10 cm dengan fraksi volume 80 %
dan 20 % serat eceng gondok. Dari hasil pengujian didapat harga kekuatan tarik tertinggi dimiliki oleh komposit dengan panjang serat 10 cm yaitu dengan 11023,33 N/m2, harga impak tertinggi dimiliki oleh komposit dengan panjang serat 5 cm yaitu 2.344 J/m
2 .
Menurut Prasetyaningrum,A, 2009, menyatakan bahwa optimasi proses pembuatan serat eceng gondok untuk menghasilkan komposit serat dengan kualitas fisik dan mekanik yang tinggi, semakin panjang serat maka harga impak akan semakin menurun, kekuatan impak maksimum terjadi pada panjang serat 5 cm, dengan kekuatan harga impak 2.349 J/m2.
komposit berpenguat serat eceng gondok belum dapat memenuhi ketentuan peraturan kekuatan tarik dan yakni untuk arah serat searah kekuatan tariknya sebesar 648 N/m2 dan sebesar 472,46 N/m2, untuk arah serat 450 bersilangan kekuatan tariknya sebesar 25222 N/m2.
Selama ini pembuatan papan gipsum yang di aplikasikan dalam plafon gipsum masih memiliki beberapa kekurangan. Papan gipsum plafon yang dibuat menggunakan lapisan kertas yang sangat tipis menyebabkan densitas, daya serap air tinggi dan sifat mekanik bahan yang cukup rendah diantaranya kekuatan (kuat tekan), kelenturan (kuat lentur), daya impak (kuat impak) dan daya tarik (kuat tarik) dan penyerapan panas yang sangat rendah baik penggunaanya di dalam maupun diluar ruangan (pengujian DTA).
Berdasarkan hal tersebut, peneliti ingin membuat papan gipsum plafon yang memiliki sifat fisis yang baik yaitu memiliki densitas, daya serap air, memiliki sifat mekanik yang baik dan nyaman penggunaannya baik di dalam ruangan maupun diluar ruangan, menvariasikan serat eceng gondok sebagai pengisi ( ) dengan susunan serat acak (panjang 5 cm), campuran tepung gipsum dan campuran tepung & Penelitian ini dilakukan beberapa pengujian sifat fisis (densitas dan daya serap air), sifat mekanik (uji kuat tekan / , uji kuat lentur / ! , uji kuat tarik / , uji kuat impak / " ), analisa DTA dan analisa SEM
1.2 RUMUSAN MASALAH
Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Apakah serat eceng gondok sebagai bahan pengisi ( ) mempunyai pengaruh untuk meningkatkan sifat fisis dan sifat mekanik pada pembuatan papan gipsum plafon?
( ), Uji Impak (" # dalam pembuatan papan gipsum plafon dengan menggunakan campuran &
3. Dengan pertimbangan peningkatan sifat fisis (densitas dan daya serap air),
sifat mekanik uji kuat tekan ( ), uji kuat lentur
( ! ), uji tarik ( ), Uji Impak ("
#, akan ditentukan komposisi tepung gipsum, tepung dan serat eceng gondok untuk diaplikasikan dalam pembuatan papan gipsum plafon.
4. Apakah papan gipsum plafon yang dibuat dapat memenuhi sifat fisis, sifat mekanik berdasarkan standar SNI 03 2105 2006?
1.3 BATASAN MASALAH
Untuk memberi ruang lingkup yang jelas, maka cakupan masalah dibatasi sebagai berikut:
1. Papan gipsum plafon yang dibuat dari tepung gipsum, serat eceng gondok sebagai pengisi ( ) dengan susunan serat acak (panjang serat 5 cm) dan
tepung .
2. Untuk komposisi sampel yang dibuat memiliki variabel tetap yaitu tepung 10 %, sedangkan perbandingan variabel bebas antara tepung gipsum dan serat eceng gondok sebagai adalah 90 % : 0 %, 89 % : 1 %, 88 % : 2%, 87 % : 3, % 86 % : 4 %, 85 % : 5 %.
3. Pengujian yang dilakukan meliputi :
a. Sifat Fisis : densitas, daya serap air
b. Sifat Mekanik : uji kuat tekan ( ), uji kuat lentur ( ! ), uji tarik ( ), Uji Impak (" #
1.4 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Membuat papan gipsum plafon dari campuran tepung gipsum, serat eceng gondok sebagai pengisi ( ) dan tepung &
2. Mengetahui pengaruh fraksi berat tepung gipsum, serat eceng gondok, tepung terhadap sifat fisis (densitas dan daya serap air), sifat mekanik uji kuat tekan ( ), uji kuat lentur ( ! ), uji tarik ( ), Uji Impak (" #, analisa DTA dan analisa SEM.
3. Mencari alternatif bahan pengisi dan bahan pengikat dalam pembuatan papan gipsum sebagai bahan plafon yang ekonomis, kuat dan ramah lingkungan.
1.5 MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat penelitian ini adalah :
1. Memberikan informasi pengetahuan tentang pengaruh jumlah fraksi volume tepung gipsum, serat eceng gondok, tepung terhadap sifat fisis (densitas dan daya serap air), sifat mekanis uji kuat tekan (
), uji kuat lentur ( ! ), uji tarik ( ), Uji Impak (" #, analisa DTA dan analisa SEM pada pembuatan papan gipsum plafon.
2. Untuk mengolah teknologi pembuatan papan gipsum plafon komposisi campuran yang memenuhi standard SNI 03 2105 2006
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 KOMPOSIT
2.1.1 Pengertian Komposit
Menurut Chung, D, 2010, komposit material adalah bahan multifase yang diperoleh melalui kombinasi buatan dari material yang berbeda dari beberapa komponen. Contoh dari material komposit diaplikasikan pada pemenuhan kebutuhan teknologi yang berkaitan luar angkasa, mobil, elektronik, konstruksi, energi, biomedis dan industri lainnya.
Menurut ASM internasional, 2010, Sebuah sifat material komposit dapat didefinisikan sebagai kombinasi dari dua atau lebih bahan yang menghasilkan sifat yang lebih baik dari pada komponen yang digunakan sendiri. Berbeda dengan paduan logam, masing masing bahan tetap terpisah sifat kimia, sifat fisik, dan sifat mekanik.
Material komposit merupakan material yang terbentuk dari kombinasi antara dua atau lebih material pembentuknya melalui pencampuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda. Material komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari pada logam, memiliki kekuatan bisa diatur yang tinggi ( ), memiliki kekuatan lelah ( ) yang baik, memiliki kekuatan jenis ( / ' ) dan kekakuan jenis ( ( / ) yang lebih tinggi daripada logam, tahan korosi, memiliki sifat isolator panas dan suara, serta dapat dijadikan sebagai penghambat listrik yang baik, dan dapat juga digunakan untuk menambal kerusakan akibat pembebanan dan korosi (Sirait, 2010).
Menurut Sirait 2010, Ada tiga faktor yang menentukan sifat sifat dari material komposit, yaitu:
2. Susunan struktural komponen. Dimana bentuk serta orientasi dan ukuran tiap tiap komponen penyusun struktur dan distribusinya merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan komposit secara keseluruhan. 3. Interaksi antar komponen. Karena komposit merupakan campuran atau
kombinasi komponen komponen yang berbeda baik dalam hal bahannya maupun bentuknya, maka sifat kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda.
2.1.2 Klasifikasi Bahan Komposit
Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakannya (Kaw, 1997), yaitu:
1. ) (Komposit Serat) merupakan komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat sebagai penguat. Serat yang digunakan biasanya berupa serat gelas serat karbon serat dan sebagainya. Serat ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. Bila peningkatan kekuatan menjadi tujuan utama, komponen penguat harus mempunyai rasio aspek yang besar, yaitu rasio panjang terhadap diameter harus tinggi, agar beban ditransfer melewati titik dimana mungkin terjadi perpatahan (Vlack L. H, 2004).
2. * (Komposit Laminat), jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisannya memiliki karakteristik khusus. Komposit laminat ini terdiri dari empat jenis yaitu komposit serat kontinyu, komposit serat anyam, komposit serat acak dan komposit serat hibrid
perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lain lain. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan koheren di antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik. 4. ) (Komposit serpihan) terdiri atas serpihan serpihan yang
saling menahan dengan mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam . Pengertian dari serpihan adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar permukaannya. Sifat sifat khusus yang dapat diperoleh dari serpihan adalah bentuknya besar dan datar sehingga dapat disusun dengan rapat untuk menghasilkan suatu bahan penguat yang tinggi untuk luas penampang lintang tertentu. Pada umumnya serpihan serpihan saling tumpang tindih pada suatu komposit sehingga dapat membentuk lintasan fluida ataupun uap yang dapat mengurangi kerusakan mekanis karena penetrasi atau perembesan.
2.1.3 Tipe Komposit Serat
Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit yaitu:
1. )
Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk diantara & Tipe ini mempunyai kelemahan pemisahan antar lapisan. 2. , % )
Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya mengikat antar lapisan. Susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan melemah.
3. )
) adalah tipe komposit dengan serat pendek.
4. - )
Tipe susunan serat dapat digambarkan dibawah ini :
(a) (b) (c)
Gambar 2.1 Susunan Serat (a) serat lurus (b) serat acak (c) serat hybrid
2.2 SERAT
2.2.1 Pengertian Serat
Serat adalah struktur berbentuk seperti rambut berasal dari serat atau rambut hewan, tumbuhan dan mineral. Secara komersial serat berdiameter antara 0,004 mm sampai dengan 0,2 mm. Didalam material komposit serat berfungsi sebagai penguat, pengisi dan penerus tegangan kesepanjang komponen dengan mempertimbangkan permukaan ( ) antara serat dengan (Haiyum, M, 2010).
Serat merupakan gabungan dari beberapa berkas sub serat. Dinding sel serat diperkuat dengan berbentuk spiral yang tergabung dalam
dan . Jadi dinding sel merupakan struktur komposit material yang diperkuat oleh gabungan . Komposisi permukaan eksternal dinding sel berupa lapisan dan ' . yang mengikat sel. Dengan demikian, permukaannya tidak akan berikatan erat dengan
polimer (Kusumastuti.A, 2009) .
2.2.2 Serat Alam
sebagai pengisi ( ) komposit di berbagai bidang seperti bidang otomotif dan konstruksi. Serat alam diaplikasikan dalam pembuatan benang, tali, bahan pelapis, tikar, jala ikan, serta barang kerajinan seperti dompet, hiasan dinding dan
pembuatan panel atap yang kuat dan murah serta tahan panas.
Menurut Kusumastuti, 2009, Kelebihan penggunaan dari serat alam adalah: 1. Serat murah didapat
Serat alam sangat mudah didapat, baik yang dipelihara manusia sampai dengan limbah yang sangat menggangu kesehatan dan lingkungan manusia.
2. Sifat fisika dan sifat kimia
Umumnya kekuatan serat tumbuhan tergantung pada kandungan dan sudut yang terbentuk antara ikatan pada lapisan kedua dinding sel dengan sumbu serat. Selain itu struktur dan sifat serat alam tergantung pada asal dan umur serat. Pada pengujian mekanis, serat menjadi , daerah yang dikenai beban akan menghasilkan peningkatan
dan kekuatan tarik, saat kecepatan pengujian diturunkan, beban yang diberikan akan tersimpan didaerah .
2.3 Serat Eceng Gondok
yang tinggi yaitu 72,63% . dapat dimanfaatkan sebagai penyerap bahan bahan tertentu. merupakan pembangun yang paling penting pada tanaman. adalah polimer linier yang terdiri dari 300 sampai 15.000 yang dihubungkan oleh ikatan β (1 4). Ikatan jenis ini mengakibatkan permukaan rantai seragam dan membentuk lapisan serat seperti struktur pori. Material padatan berpori memiliki kemampuan menyerap bahan bahan disekelilingnya sehingga dapat dimanfaatkan sebagai material penyerap bahan berbahaya bagi lingkungan (Yuliasari, et al , 2008).
Eceng gondok merupakan tumbuhan rawa atau air, yang mengapung diatas permukaan air. Di ekositem air, eceng gondok ini merupakan tanaman penggangu atau gulma yang dapat tumbuh dengan cepat (3% perhari). Khususnya di Sumatera Utara terdapat di daerah kolam kolam yang tidak terawat, saluran saluran air, sungai. Supaya eceng eceng gondok ini tidak menumpuk didaerah ini dan menjadi limbah, maka dapat dilakukan suatu pemanfaatan alternatif terhadap eceng gondok ini dengan jalan pembuatan arang. Kandungan dan senyawa organik pada eceng gondok berpotensi memberikan nilai kalor yang cukup baik. Dengan demikian arang dari eceng gondok ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar altenatif, disamping dapat membuat dampak yang sangat baik pula bagi lingkungan.
Tata nama tanaman eceng gondok adalah sebagai berikut : Divisi :
Subdivisio : Kelas : Bangsa : 0
Familia : +
Genus :
Species : .
(Sumber : Prasetyaningrum,A, 2009)
Tabel 2.1 Kandungan Kimia Eceng Gondok Kering
Senyawa Kimia Persentase (%)
Selulosa 64,51
Pentosa 15,61
Lignin 7,69
Silika 5,56
Abu 12
Sumber: (Hesty R.S, 2009)
2.4 PENGERTIAN GIPSUM
Gipsum adalah batu putih yang terbentuk karena pengendapan air laut. Gipsum merupakan mineral terbanyak dalam batuan sedimen, lunak bila murni. Gipsum adalah salah satu bahan galian industri yang mempunyai kegunaan yang cukup penting disektor industri, konstruksi maupun bidang kedokteran; baik sebagai bahan baku utama maupun bahan baku penolong. Di alam, gipsum merupakan mineral yang mengandung dua molekul air, atau rumus kimia CaSO4.2H2O. Jenis jenis batuannya adalah , ,
Tabel 2.2 Komposisi Gipsum
Gipsum memiliki beberapa karakteristik sebagai berikut: a. Merupakan kategori kalsium mineral.
b. Gipsum umumnya berwarna putih, kelabu, cokelat, kuning, dan transparan. Hal ini tergantung mineral pengotor yang dengan gipsum.
c. Kelarutan dalam air 1,8 gr/liter pada 0 0C yang meningkat menjadi 2,1 gr/liter pada 40 0C, tapi menurun lagi ketika suhu semakin tinggi.
d. Gipsum memiliki kilap sutra hingga kilap lilin, tergantung dari jenisnya. e. Keras seperti mutiara terutama permukaan.
f. Transparan.
g. Gores gipsum berwarna putih, memiliki derajat ketransparanan dari jenis transparan hingga , serta memiliki sifat menolak magnet atau
disebut .
Pada umumnya, gipsum mempunyai air yang dihubungkan dalam struktur molekular (CaSO4.2H2O) dan kira kira 23,3 % Ca dan 18,5 % S. Gipsum adalah garam yang netral dari suatu cuka yang kuat dan tidak meningkatkan atau mengurangi kadar keasaman.
Gipsum menjadi kering ketika dipanaskan sekitar 3740F (190oC), membentuk (2CaSO4.H2O), yang merupakan dasar dari kebanyakan plester gipsum. Disebut sebagai , pada saat digunakan untuk pembuatan hiasan, bahan dicampur dengan air, membentuk yang akan mengeraskan. + adalah gipsum yang dicampur
kristalisasi digunakan untuk pengisi kertas dengan nama . adalah nama asal untuk gipsum sebagai pengisi cat.
Zat kapur ( ) yang tak berair di dalam bubuk atau format berisi butiran kecil akan menyerap 12 14% berat airnya, dan digunakan untuk mengeringkan bahan kimia dan gas. Gipsum bisa digunakan kembali dengan pemanasan. adalah zat kapur tak berair ( ). digunakan untuk
memproduksi belerang, belerang, dan . Banyak
, digunakan sebagai gipsum untuk memplester dinding. Untuk penggunaan seperti itu, dicampur dengan kapur perekat air atau lem air dan pasir. Papan dinding gipsum atau berupa papan atau lembaran, campuran dari
. lebih dari 15% serabut, biasanya dipasang pada langit langit rumah. Butir yang terdapat di dalamnya tahan terhadap api karena menggunakan suatu tiruan ' untuk permukaan dinding.
Proses kalsinasi gipsum terdiri atas α (alpha) dan β (beta) hemidrat. Keduanya mempunyai bentuk kristal yang sama, tetapi sifat fisika yang berbeda. α (alpha) dilakukan dengan memansakan ( gipsum hasil preparasi), didalam suatu lingkungan yang jenuh air pada suhu 970C dengan tekanan tinggi yang dihasilkan dari % dengan uap air. Beberapa metode lain untuk menghasilkan β , yaitu dengan dalam tanur putar,
' ' (dengan pemakaian panas ' ) atau kombinasi
dengan kalsinasi (pemanasan) melalui &
suhu 108 °F atau 42 °C dalam air murni akan berubah menjadi (Supriatna,S, 1997).
Gipsum dapat berubah secara perlahan lahan menjadi
(CaSO4.5H2O) pada suhu 900C. Bila dipanaskan atau dibakar pada suhu 1900C 2000C akan menghasilkan kapur gipsum atau 1 yang dikenal dalam perdagangan sebagai . Pada suhu yang cukup tinggi yaitu lebih kurang 534 0C akan dihasilkan (CaSO4) yang tidak dapat larut dalam air dan dikenal sebagai gipsum mati.
Reaksinya adalah :
CaSO4.2H2O CaSO4.0.5H2O + 1.5H2O
Proses terbentuk di dalam ketel dipanaskan lebih lanjut dengan uap air sampai dengan 2000C, akan terbentuk suatu
yang disebut juga yang dapat larut ( ), kurang plastis, lebih kuat.
Reaksinya adalah :
CaSO4.2H2O CaSO4 + 2H2O Sumber : Ballirano,P, 2009
Beberapa kegunaan gipsum yaitu :
1. ' , bahan perekat dan campuran pembuatan lapangan tenis.
2. Gipsum digunakan untuk pembuatan bangunan plester, papan dinding, ubin, sebagai penyerap untuk bahan kimia, sebagai cat dan perluasan, dan untuk pelapisan kertas.
3. Gipsum digunakan untuk membuat asam belerang dengan pemanasan sampai 20000F (10930C) dalam permukaan tertentu.
4. Penyaring dan sebagai pupuk tanah, diakhir abad 18 dan awal abad 19, gipsum
5. Sebagai pengganti kayu pada zaman kerajaan kerajaan ketika kayu menjadi langka di zaman perunggu, gipsum ini digunakan sebagai bahan bangunan. 6. Sebagai pengental , karena memiliki kadar kalsium yang tinggi khususnya
di Benua Asia diproses secara tradisional.
7. Untuk bahan baku kapur tulis, sebagai indikator pada tanah dan air. 8. Sebagai salah satu bahan pembuat .
2.5 Papan Gipsum
Papan gipsum adalah produk jadi yang terbentuk melalui pengolahan lanjutan material gipsum (tepung gipsum). Papan gipsum biasa digunakan sebagai salah satu elemen dari dinding papan dan papan / plafon untuk menggantikan triplek. Papan gipsum memiliki keunggulan tahan air dan mudah diperbaiki. Pembuatan papan gipsum memiliki prospek yang baik, mengingat meningkatnya kebutuhan terhadap tempat tinggal yang murah. Selama ini pembuatan papan gipsum masih didominasi oleh penggunaan gipsum atau bahan lainya sebagai bahan penguat.
Papan gipsum diklasifikasikan dari jenis performa papan dan ketebalannya. Secara lebih detilkita bahas sebagai berikut :
1. Papan Gipsum Standard
Papan gipsum ini merupakan varian umum dari Papan gipsum lainnya. Tebal yang tersedia yaitu 0,9 cm,1,2 cm dan 1,5 cm.
2. Papan Gipsum Tahan Api
Tabel 2.3 Sifat Fisis dan Mekanis dari Berbagai Standar
No Sifat Fisik/Mekanik SNI 01 4449 2006 JIS A 5908 2003
1 Densitas (kg/m3) 500 400
2 Daya serap air (%) 13 13
3 MOR (N/m2) 18,032 17,65
4 MOE (N/m2) 1500 1200
5 Kuat Tarik (N/m2) 30,41 29,24
6 Kuat Impak (J/m2)
(Sumber : Standar Nasional Indonesia dan Japanese Industrial Standard
2.6. ( SEMEN TAHAN PANAS )
Kemajuan dalam teknologi akhir akhir ini banyak inovasi pada
dan aplikasinya, sifat produk, baja dan industri pengecoran. Karena sifat sifat teknis yang unggul dan ekonomis, banyak digunakan dalam baja, semen, industri petrokimia dan teknik nuklir untuk instalasi suhu tinggi dan panas.
Penelitian yang sudah dilakukan oleh (Martinović, et al, 2011) menyatakan semen alumina dengan perlakuan pemanasan pada temperatur yang berbeda untuk menyelidiki pengaruh suhu pemanasan struktur dan sifat mekanik dari sampel. Pengaruh signifikan pada aplikasi kehidupan
. Morfologi dari sampel diperlakukan pada berbagai suhu berbeda. Berdasarkan analisa perubahan morfologi bahan (SEM), pemantauan perubahan porositas, peningkatan suhu menyebabkan penurunan yang dibuat kuat berpengaruh terhadap sifat mekanik. Temperatur yang rendah memiliki pengaruh pada bahan yang mudah hancur, kuat lentur dan kekuatan tarik serta
terutama pada suhu tinggi dalam kasus konstruksi kompleks dan mereka dapat dengan mudah digunakan untuk bagian tipis dan daerah yang sulit dijangkau.
atau Semen tahan panas mempunyai kelebihan dalam daya rekatnya. Tersedia jenis untuk pelapisan baik secara ' maupun . Sangat sesuai untuk perbaikan ataupun pengecoran pada ,
, , , , dll.
Menurut Mukhopadhyay,S, et al, 2004, menyatakan alumina tinggi berbasis alumina bisa dengan mudah dibuat oleh disintesis melalui teknik. meminimalkan fase sekunder yang tidak diinginkan oleh optimasi yang tepat dari parameter proses kimia. Sifat fisik dari masing adalah yang terbaik ketika konsentrasi massa gel 2,0 wt.%. ini membentuk reaksi bersama sama dengan melepaskan bahan dari gel, bagaimanapun, menyebabkan kerusakan serius pada beberapa spesimen .
Tabel. 2.4 Karakterisasi Bahan
2.7 KARAKTERISASI SIFAT FISIK PAPAN GIPSUM PLAFON
Perlakuan fisik mengubah struktur dan sifat permukaan dari serat dan mempengaruhi ikatan mekanis dengan polimernya, yang termasuk sifat fisik adalah pengujian densitas dan daya serap air (DSA).
2.7.1 Pengujian Densitas
Densitas merupakan ukuran kepadatan dari suatu material. Ada dua macam densitas yaitu : dan densitas teoritis ( ). Dalam hal ini yang diukur adalah merupakan densitas sampel yang berdasarkan volume sampel termasuk dengan rongga atau pori.
0 untuk benda padatan yang besar dengan bentuk yang beraturan, bentuk dan volume sampel dapat diukur dengan cara mengukur dimensinya. Densitas suatu bahan komposit gipsum dapat ditentukan dengan menggunakan metode Archimedes, yaitu dengan persamaan rumus sebagai berikut :
... (2.1)
Dimana :
= Densitas (kg/m3)
Mk = Massa kering sampel (kg)
Mg = Massa ketika sampel digantung dalam air (kg) Mt = Massa tali penggantung (kg)
air = Massa jenis air (kg/m3)
2.7.2 Pengujian Daya Serap Air
Untuk menentukan besarnya nilai daya serap air, dapat menggunakan persamaan berikut :
DSA =
... (2.2)
Dimana :
DSA = Daya Serap Air (%)
m1 = massa sampel sebelum perendaman (kg) m2 = massa sampel sesudah perendaman (kg)
2.8 KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK PAPAN GIPSUM PLAFON
Pengujian mekanik berhubungan dengan ukuran kemampuan papan untuk menahan gaya luar yang bekerja padanya yang termasuk ke dalam sifat mekanik gipsum adalah pengujian kuat tekan ( ), kuat lentur (
! ), kuat tarik ( ) dan kuat impak (" ).
2.8.1 Pengujian Kuat Tekan (% " & )
Pengujian kuat patah ( ) dilakukan dengan 1 %
(UTM) dengan menggunakan lebar batang penyangga (jarak sangga) 14 kali tebal sampel, tetapi tidak kurang dari 0,09 m.
Pengujian dapat didefenisikan sebagai kemampuan material untuk menahan di bawah beban hingga bengkok sebelum patah. Tekanan pada dasarnya adalah kombinasi dari gaya tekan dan gaya tarik. MOE / #adalah perbandingan antara tegangan (σ) dan regangan (Ɛ), bekerja pada batas proporsional atau daerah . Sifat ini dijabarkan dari kemiringan ( ) dari porsi garis lurus dari kurva kelengkungan beban P1/N1.
Y
Gambar 2.2 Skema Pengujian Kuat Tekan
Dari gambar 2.2, nilai kuat tekan papan gipsum dapat dirumuskan sebagai berikut :
...(2.3)
Dimana : FE = Nilai MOE (N/m2) S = Jarak penyangga (m) L = Lebar benda uji (m) PE = Beban patah (N/m2) T = Tebal benda uji (m) Y = Jarak kelengkungan (m)
2.8.2 Pengujian Kuat Lentur (% " & # )
Kekuatan lentur adalah tegangan terbesar yang dapat diterima akibat pembebanan luar tanpa mengalami besar dan digunakan untuk membandingkan material satu dengan yang lain lainnya.
MOR ( ! ) papan gipsum plafon mengacu pada ASTM D 790 dan SNI 03 2105 2006, Pada perhitungan kekuatan ini, digunakan persamaan yang ada pada standar ASTM D790, yaitu:
…… (2.4) SAMPEL
PEMBEBANAN
T
Dimana :
FR = Nilai MOR (N/m2) PR = Beban Lentur (N/m2) S = Jarak penyangga (m) L = Lebar benda uji (m) T = Tebal benda uji (m)
Gambar 2.3. Skema Pengujian Kuat Lentur
2.8.3 Pengujian Kuat Tarik ( )
Pengujian kuat tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan maksimum suatu material bila dikenai beban. Pengujian ini dilakukan dengan menarik spesimen di kedua ujungnya hingga putus. Hasil yang di dapat dari uji tarik adalah beban maksimum yang dapat ditahan dengan kemuluran material. Biasanya hasil pengujian dituliskan dalam bentuk gaya persatuan luas.
Pengujian kuat tarik ini mengacu pada ASTM 638 2002 dan SNI 03 2105 2006, setelah dilakukan pengujian akan diperoleh nilai P maksimumnya,
T
PR
PR/2
PR/2
S
yang kemudian ditentukan nilai kuat tariknya (Dieter,1981), dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
...(2.5) Dimana :
Ft = Nilai kuat tarik (N/m2) P = Beban maksimum (N) A = Luas Penampang (m2)
Tegangan (σ) :
&&&&&&(2.6)
Dimana :
σ = Tegangan (N/m2)
F = Beban yang diberikan arah tegak lurus terhadap penampang spesimen (N)
A0 = Luas penampang mula mula spesimen sebelum diberikan pembebanan (m2).
Regangan /ε#:
... (2.7) Dimana :
ε 3Regangan (N/m2)
Gambar 2.4 Skema Pengujian Kuat Tarik
2.8.4 Pengujian Kuat Impak (()# )
Pengujian impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beben kejut. Inilah yang membedakan pengujian impak dengan pengujan tarik dan kekerasan diman pembebanan dilakukan secara perlahan lahan. Pengujian impak merupakan suatu upaya untuk mensimulasikan kondisi operasi material yang sering ditemui dalam perlengkapan transportasi atau konstruksi dimana beban tidak selamanya terjadi secara perlahan lahan melainkan datang sendiri secara tiba tiba, contoh pada mobil pada ssat terjadinya tumbukan kecelakaan.
rendah posisi h’. Suatu material dikatakan tangguh bila memilikim kemampuan menyerap beban kejut yang besar tanpa terjadinya retak atau deformasi dengan mudah. Pada pengujian impak, energi yang diserap oleh benda uji biasanya dinyatakan dalam satuan joule dan dibaca langsung pada skala ( ) penunjuk yag telah dikalibrasi yang terdapat pada mesin penguji. Nilai Impak (IS) suatu bahan yang diuji dengan menggunakan persamaan berikut :
... (2.8)
Dimana :
E = Energi yang diserap (Joule) A = Luas penampang (m2) Is = Nilai Impak (J/m2)
Benda uji memiliki luas menampang lintang bujur sangkar (0,1 x 0,01x 0,01 m) dengan jari jari dasar 0,025 m dan kedalaman 0,2 m. Benda uji diletakkan pada tumpuan posisi mendatar yang diberi beban impak dari ayunan bandul berdasarkan ASTM D 256 2002.
(a) (b)
2.9 Pengujian DTA (* && ) )
Pengujian termal dilakukan untuk mengetahui intensitas tahanan termal panel dinding dengan cara pengujian termal terhadap bahan dinding tersebut. Sampai pada suhu berapa panas berpengaruh pada bahan komposit. Sifat termal dilakukan karena sifat ini penting untuk menentukan sifat mekanis bahan komposit. Metoda yang dapat digunakan dalam pengujian termal adalah
(DTA). DTA adalah salah satu tehnik yang dapat mencatat perbedaan antara suhu sampel dan senyawa pembanding baik terhadap waktu atau suhu saat kedua spesimen dikenai kondisi suhu yang sama dalam sebuah lingkungan yang dipanaskan atau didinginkan pada laju terkendali.
(DTA) yaitu merupakan suatu alat untuk menganalisis sifat termal suatu sampel yang memiliki berat molekul tinggi seperti bahan polimer dengan perlakuan sampel dipanaskan sampai terurai, kemudian transisi transisi termal dalam sampel tersebut dideteksi dan diukur. Pengujian dengan DTA digunakan untuk menentukan temperatur kritis (Tg), temperatur maksimum (Tm) dan perubahan temperatur (TT) dengan ukuran sampel uji berkisar 30 mg (Stevens, M, P, 2001).
Analisis termal bukan saja mampu untuk memberikan informasi tentang perubahan fisik sampel (misalnya titik leleh dan penguapan), tetapi terjadinya proses kimia yang mencakup polimerisasi, degradasi, dan sebagainya. Campuran polimer yang homogen akan menunjukkan satu puncak Tg ( ) yang tajam dan merupakan fungsi komposisi.
2.10 ( + , %( , ,' (S E M)
elektron yang dipancarkan terkondensasi di lensa kondensor dan terfokus sebagai titik yang jelas oleh lensa objektif. yang diberi energi menyediakan medan magnetik bagi sinar elektron. Berkas sinar elektron yang mengenai cuplikan menghasilkan elektron sekunder dan kemudian dikumpulkan oleh detektor sekunder atau detektor . Gambar yang dihasilkan terdiri dari ribuan titik berbagai intensitas di permukaan !
(CRT) sebagai topografi Gambar. (Kroschwitz, 1990).
Pada sistem ini berkas elektron dikonsentrasikan pada spesimen, bayangannya diperbesar denganlensa objektif dan diproyeksikan pada layar. Cuplikan yang akan dianalisis dalam kolom SEM perlu dipersiapkan dahulu, walaupun telah ada jenis SEM yang tidak memerlukan penyepuhan ( ) cuplikan.
Menurut Gedde, 1995 terdapat tiga tahap persiapan cuplikan, antara lain 1. Sampel dipotong menggunakan gergaji intan.
2. Cuplikan dikeringkan pada 60ºC minimal 1 jam.
3. Cuplikan non logam harus dilapisi dengan emas tipis. Cuplikan logam dapat langsung dimasukkan dalam ruang cuplikan.
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN
Pada proses penelitian ini pembuatan sampel dan pengujian sifat fisis dan sifat mekanik dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer dan Laboratorium Penelitian FMIPA USU Medan, analisa DTA di PTKI dan analisa struktur bahan (SEM) di Laboratorium Material Fisika UNIMED. Penelitian ini dimulai pada bulan Februari Mei 2013.
3.2 ALAT DAN BAHAN 3.2.1 Alat
Alat alat yang digunakan dalam pembuatan sampel uji antara lain : a. Alat cetakan dari bahan steinles digunakan untuk mencetak bahan uji. b. Alat mesin press untuk menekan cetakan agar didapat komposit padat. c. Mixer digunakan untuk mencampur tepung gipsum dengan tepung
agar rata.
d. Timbangan untuk menimbang massa bahan, penggaris dan pengaduk e. Panci aluminium
f. Ayakan 80 mesh g. Gergaji besi
h. Alat penguji papan komposit.
3.2.2 Bahan
Bahan bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : 1. Serat eceng gondok.
2. Tepung gipsum 3. Tepung
3.3 VARIABEL PENELITIAN
Pada penelitian ini variabel penelitian yang digunakan adalah : 1. Variabel bebas terdiri dari : tepung gipsum, serat eceng gondok
2. Variabel terikat terdiri dari :tepung , pengujian sifat mekanik meliputi uji kuat tekan ( ), uji kuat lentur ( ! ), uji tarik (
), uji Impak (" #, analisa DTA, Analisa struktur bahan SEM.
3.4 PROSEDUR PENELITIAN 3.4.1 Pembuatan Serat Eceng Gondok
Langkah langkah pembuatan serat eceng gondok sebagai berikut: 1. Batang eceng gondok dipotong sepanjang 0,1 m.
2. Kemudian potongan tersebut dibelah menjadi beberapa bagian.
3. Batang eceng gondok yang telah kering akan disikat dengan cara membujur searah dengan sikat kawat tersebut.
4. Setelah serat terpisah, lalu serat dipotong potong.
5. Menyikat dan mengiris serat eceng gondok (masih dilakukan secara manual) dengan ketebalan 0,5 mm dan lebar serat 5 mm.
3.4.2 Pembuatan Papan Gipsum Plafon Serat Eceng Gondok
Pembuatan gipsum diperkuat serat eceng gondok dan dengan cetakan berukuran 0,15 m x 0,2 m adalah sebagai berikut :
a. Serat eceng gondok, tepung gipsum, tepung ditimbang sesuai komposisi yang telah ditentukan dengan menggunakan neraca analitis .
b. Tepung gipsum dan tepung dicampur menjadi satu, kemudian diaduk menggunakan mixer dalam sebuah panci.
c. Mengoles wax pada pada alas cetakan.
d. Cetakan baja diletakan diatas lempengan besi yang telah dilapisi
e. Campuran yang telah dipersiapkan dituang dalam cetakanSelanjutnya dikempa dengan menggunakan hot press pada suhu 1500C selama 20 menit dengan tekanan 69 bar (69 x 102 kPa).
3.5 BENTUK BENTUK SAMPEL UJI
Sampel yang telah dicetak berbentuk lempengan dan dipotong potong sesuai ukurannya dengan menggunakan gergaji listrik. Untuk masing masing pengujian dibuat sampel yang berbeda baik dalam bentuk dan ukurannya. Bentuk bentuk sampel uji dibuat sesuai standard dan dapat dilihat pada gambar dibawah ini : a. Bentuk Sampel Pengujian Kekuatan Tarik.
0,01 m 0,06 m
0,12 m Gambar 3.1 Bentuk Sampel Pengujian Kuat Tarik dengan Standar ASTM D 638
b. Bentuk Sampel Pengujian Kekuatan Lentur 0,1 m
0,01 m
z 0,01 m Gambar 3.2 Bentuk Sampel Pengujian Kuat Lentur dengan Standar ASTM D 790
c. Bentuk Sampel Pengujian Kekuatan Impak. 0,1 m
0,01 m
0,01 m Gambar 3.3 Bentuk Sampel Pengujian Impak dengan Standar ASTM D 256
3.6 PENGUJIAN SIFAT FISIS PAPAN GIPSUM PLAFON 3.6.1 Pengujian Densitas
Cara kerja pengujian densitas diamati dengan menggunakan prinsip Archimedes dan mengacu pada standar SNI 03 2105 2006 dan JIS A 5908 2003. Prosedur yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
1. Sampel uji kering berbentuk balok ukuran (0,1 x 0,1 x 0,01) m3 terlebih dahulu ditimbang di udara dan angkanya dicatat yang disebut dengan massa sampel uji (gr).
2. Kemudian sampel uji di ukur rata rata panjang, lebar dan tebal untuk menentukan volume sampel uji (m3).
3. Kemudian nilai kerapatan sampel uji dapat dihitung dengan persamaan (2.1).
3.6.2 Pengujian Daya Serap Air
Cara pengujian daya serap air mengacu pada standar SNI 03 2105 2006 dan JIS A 5908 2003, prosedur yang dilakukan adalah :
1. Sampel uji kering berbentuk balok ukuran (0,05 x 0,05 x 0,1) m3 terlebih dahulu ditimbang dan angkanya dicatat, yang disebut dengan massa kering sampel uji (gr).
2. Sampel direndam selama 24 jam (1 hari), kemudian sampel ditiriskan airnya, sampai tidak ada lagi air yang menetes dari sampel uji.
3. Kemudian sampel uji ditimbang di udara dan dicatat angkanya, yang disebut massa basah sampel uji (gr).
4. Kemudian nilai daya serap air dapat dihitung dengan persamaan (2.2).
3.7 PENGUJIAN SIFAT MEKANIK PAPAN GIPSUM PLAFON
3.7.1 Pengujian Kuat Tekan (% " ,& )
1. Sampel uji berbentuk balok dengan ukuran (0,1 x 0,01 x 0,01) m3 dan diletakkan pada posisi yang sudah ditentukan.
2. Sampel pengujian kuat tekan juga diletakkan pada posisi tegak sama seperti posisi sampel pengujian kuat tarik.
3. Kemudian diaktifkan alatnya dengan beban maksimum 100 kgf dengan kecepatan 20 mm / menit.
4. Kemudian angka yang tertera pada alat setelah sampel patah dicatat yang disebut tegangan gaya tekan pada sampel uji tersebut.
5. Dan untuk mendapatkan nilai kuat tekan dari sampel uji tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan persamaan (2.3).
3.7.2 Pengujian Kuat Lentur (% " & # )
Cara pengujian kuat lentur mengacu pada standar ASTM D 790 dan menggunakan alat dengan prosedur kerja adalah :
1. Sampel uji berbentu balok ukuran (0,15 x 0,01 x 0,01) m3, kemudian diatur jarak sangga sejauh 0,09 m.
2. Diatur beban maksimum sebesar 100 kgf dengan kecepatan 20 mm/menit, kemudian diarahkan ' ke arah , maka pembebanan secara otomatis akan bergerak.
3. Apabila sampel uji telah patah, diarahkan switch ke arah , agar motor berhenti, maka dicatat besar gaya yang ditampilkan &
4. Dengan menggunakan persamaan (2.4) dapat dihitung nilai kuat lentur.
3.7.3 Pengujian Kuat Tarik ( )
Pengujian kuat tarik juga mengacu pada standar ASTM D 638 dengan alat yang sama dipergunakan pada pengujian kuat lentur dan kuat tekan yaitu
1 % (UTM), hanya saja caranya yang
berbeda. Ada pun prosedur pengujian adalah sebagai berikut :
sampel uji berbentuk balok dengan ukuran (0,12 x 0,02 x 0,01) cm3 dan diletakkan pada posisi yang sudah ditentukan.
2. Pada mesin ditentukan beban maksimum 100 kgf dengan kecepatan 20 mm / menit.
3. Kemudian angka yang tertera pada alat dicatat yang disebut dengan tegangan tarik pada sampel uji tersebut.
4. Perhitungan untuk nilai kuat tarik dapat dilakukan dengan mempergunakan persamaan (2.5).
3.7.4 Pengujian Impak (()# )
Pengujian impak menggunakan alat Wolport, tipe : CPSA buatan Jerman. Pengujian impak mengacu pada standar ASTM D 256, uji impak untuk sampel uji tip blok ini dengan prosedur sebagai berikut :
1. Sampel uji berbentuk balok dengan ukuran (0,05 x 0,01 x 0,01) m3 dengan menggunakan pendulum 4 joule.
2. Jarum skala penunjuk harga impak pada posisi nol.
3. Sampel uji diletakkan pada posisi mendatar dengan posisi menyamping arah datangnya pendulum.
4. Tombol pada tangki pendulum dilepas hingga pendulum berayun dan menumbuk sampel uji.
5. Nilai yang ada pada skala setelah tumbukan dicatat.
6. Hasil skala yang diperoleh dikurangi dengan energi kosong sebesar 0,02 Joule, karena pada beban energi kosong alat tercatat 0,02 Joule.
7. Untuk menghitung nilai kuat impak dapat mempergunakan persamaan (2.6)
3.8 PENGUJIAN DTA
2. Sampel yang akan diuji dipotong potong dengan ukuran kecil dan ditimbang dengan berat sekitar 30 mg. Lalu ditimbang alumina sebanyak 30 mg sebagai zat pembanding
3. Sampel dan pembanding kemudian diletakkan diatas + ! (PR) 15 mV, dan DTA range ± 250 µV.
4. Alat pengukur temperatur kemudian diset sampai menunjukkan pada temperatur 6500C
5. Pulpen ditekan pada diset 2,5 mm/menit dengan laju pemanas 100C/menit.
3.9 DIAGRAM ALIR PENELITIAN
Batang Eceng Gondok
Dibersihkan
Pengeringan
Pembentukan Papan Gipsum Plafon
Pengujian Disikat dengan sikat kawat
Serat
Tepung Gipsum Tepung
Penimbangan
Pencampuran dengan air Pengadukan
Penimbangan
Persiapan Bahan Penelitian
Kesimpulan
Densitas, Daya Serap air
Uji Sifat Fisis
Uji Kuat Tekan, Lentur, Tarik, Impak
Pengamatan SEM Uji Sifat Mekanik Uji DTA
Data
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 HASIL PEMANFAATAN SERAT ECENG GONDOK DALAM
PEMBUATAN PAPAN GIPSUM PLAFON
Pada penelitian ini dilakukan beberapa pengujian dan analisa terhadap sampel papan gipsum plafon dengan memanfaatkan serat eceng gondok sebagai bahan pengisi ( ) dari papan gipsum menggunakan tepung gipsum dan tepung
& Dengan variasi perbandingan komposisi tetap tepung (10%) : komposisi bebas tepung gipsum (90 % : 89 % : 88 % : 87% : 86% : 85%) : komposisi bebas serat eceng gondok (0% : 1% : 2% : 3 % : 4% : 5%).
Tabel 4.1 Komposisi Pembuatan Papan Gipsum Plafon
Kode
4.2 Hasil Karakterisasi Fisik Dari Papan Gipsum Plafon 4.2.1 Hasil Karakterisasi Densitas
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Densitas Papan Gipsum Plafon
Dari tabel 4.2 dapat digambarkan hasil pengujian densitas papan gipsum dalam gambar 4.1 hubungan densitas dengan komposisi serat eceng gondok dibawah ini :
Gambar 4.1 Hubungan Densitas dengan Komposisi Serat Eceng Gondok
Dari Gambar 4.1 tersebut terlihat bahwa hasil penelitian menunjukkan nilai densitas papan gipsum dengan pengisi serat eceng gondok dan campuran
Hal ini dikarenakan densitas atau massa jenis papan gipsum murni yang lebih besar dibandingkan dengan papan gipsum dengan campuran serat eceng gondok sebagai pengisi ( ) dan campuran tepung & Dengan penambahan serat eceng gondok sebagai pengisi cenderung mengalami penurunan nilai densitas bahan, ini disebabkan karena serat eceng gondok memiliki pori pori yang fungsinya menyerap air, sebanding dengan menurunnya nilai daya serap air. Pada variasi (85:10:5) dihasilkan densitas paling minimum yaitu sebesar 1248 kg/m3. Hal ini menunjukkan bahwa semakin kecil densitas suatu papan gipsum, akan semakin baik dipergunakan sebagai plafon karena ringan dan lebih aman bagi penggunanya apabila terjadi kerusakan.
Densitas yang dihasilkan sudah mencapai densitas yang telah menjadi standar yang diinginkan, yaitu sesuai dengan pengujian papan gipsum standar JIS A 5908 2003.
4.2.2 Hasil Karakterisasi Daya Serap Air
Karakterisasi pengujian daya serap air mengacu pada standar JIS A 5908 2003, pengujian dilakukan perendaman selama 24 jam untuk mengetahui besarnya persentase air yang terserap oleh sampel. Data hasil perhitungan daya serap air tercantum pada tabel 4.3 dibawah ini :
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Daya Serap Air Papan Gipsum Plafon
Dari hasil tabel 4.3 diatas dapat digambarkan hubungan daya serap air dengan komposisi serat eceng gondok dibawah ini :
Gambar 4.2. Hubungan Daya Serap Air Dengan Komposisi Serat Eceng Gondok
4.3 HASIL KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK DARI PAPAN GIPSUM PLAFON
Hasil proses perlakuan merupakan produk papan gipsum plafon. Papan gipsum plafon yang dihasilkan terlihat menyatu dan mempunyai ikatan yang cukup kuat. Adapun pengujian yang dilakukan adalah uji mekanik untuk mengetahui sifat mekanik suatu bahan komposit. Uji mekanik yang dilakukan
adalah kekuatan tekan ( ), kuat lentur ( ! ),
kekuatan tarik ( ) dan kekuatan impak (" ). Hasil pengujian kekuatan tarik dan kekuatan lentur merupakan dan . Harga menunjukkan tegangan dalam satuan N/m2 dan menunjukkan regangan dalam satuan mm/menit. Sedangkan untuk uji kekuatan impak yang dihasilkan merupakan kekuatan impak dalam satuan Joule/m2.
Tampilan papan gipsum plafon dengan campuran tepung gipsum, tepung dan serat eceng gondok dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4.3 (a,b,c) Bentuk Papan Gipsum Plafon,
4.3.1 Hasil Pengujian Kuat Tekan (% " ,& )
Pengujian kuat tekan ini mengacu pada SNI 03 2105 2006 dan telah dilakukan terhadap semua jenis variasi sampel pengujian. Hasil pengujian kuat tekan dapat dilihat pada tabel 4.4 berikut ini :
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kuat Tekan Papan Gipsum Plafon
Kemudian dari tabel 4.4 tersebut diatas dapat dibuatkan gambar hubungan kuat tekan dengan komposisi sampel berikut ini :
Dari gambar 4.4 hasil pengujian kuat tekan papan gipsum yang telah dilakukan pada sampel memperlihatkan bahwa persentase yang paling tertinggi nilai kuat tekannya pada papan gipsum yang mempergunakan tepung
pada persentase 86:10:04 % yaitu 56,01 N/m2, sedangkan yang terendah adalah pada papan gipsum yang persentase 90:10:0 % yaitu 15,54 N/m2. Papan gipsum yang dibuat dapat digunakan untuk bahan interior rumah seperti plafon, panel dinding.
Hal ini kemungkinan disebabkan oleh persentase komposisi pada bahan dasar sendiri yaitu pengurangan nilai komposisi tepung gipsum dan penambahan serat yang mengakibatkan susunan ikatan antara serat eceng gondok tidak bisa mengikat. Menurut Bagir,A (2009), penambahan komposisi serat dalam komposit akan mempengaruhi kualitas sifat mekanik komposit tersebut, karena ikatan serat dan tidak saling berikatan. Sehingga semakin banyak serat sebagai pada papan gipsum maka nilai kuat tekannya semakin tidak beraturan.
4.3.2 Hasil Pengujian Kuat Lentur (% " ,& # )
Pengujian kuat lentur ( ! ) dalam bidang teknik menunjukkan beban maksimum yang dapat ditahan oleh material (dalam hal ini sampel uji papan gipsum plafon) persatuan luas sampai materialnya patah.
Dari hasil penelitian ini kuat lentur ( ! ) untuk papan gipsum plafon dengan pengisi serat eceng gondok yang mempergunakan tepung
& Data hasil perhitungan tercantum pada tabel 4.5 dibawah ini :
Dari tabel 4.5 tersebut diatas dapat digambarkan hubungan kuat lentur dengan komposisi sampel berikut ini :
Gambar 4.5 Hubungan Kuat Lentur Dengan Komposisi Serat Eceng Gondok
pada sampel mengakibatkan serat tidak mampu menjalankan peranannya secara maksimal sebagai penerus gaya. (Widharta, I, G, 2012)
Standar ASTM D 790 dan JIS A 5908 2003 dan SNI 03 2105 2006, bahwa persyaratan nilai kuat lentur papan gipsum adalah 860 kg/m3. Dengan demikian papan gipsum yang dihasilkan dalam penelitian ini belum memenuhi standar yang ditentukan.
4.3.3 Hasil Pengujian Kuat Tarik ( )
Telah dilakukan pengujian kuat tarik mengacu pada standar ASTM D 638, standar JIS A 5908 2003 dan SNI 03 2105 2006, pengujian dilakukan untuk menentukan besarnya kekuatan tarik suatu sampel terhadap beban yang diberikan menggunakan alat penguji kuat tekan ( ) dan kuat lentur ( ! ), tetapi perbedaan hanya dari perlakuan terhadap sampel dimana sampel ditarik dikedua ujungnya sampai putus. Hasil pengujian kuat tarik dapat dilihat pada tabel 4.6 dibawah ini :
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Tarik Papan Gipsum Plafon Kode
Gambar 4.6 Hubungan Kuat Tarik Dengan Komposisi Serat Eceng Gondok
Dari hasil penelitian ini nilai kuat tarik yang diperoleh pada papan gipsum dengan pengisi serat eceng gondok dan campuran pada variasi komposisi 90:10:0 % adalah 53,31 N/m2, terus mengalami peningkatan nilai kuat tarik pada variasi komposisi 88:10:1 % dengan nilai kuat tarik 162,39 N/m2 sampai dengan variasi komposisi 85:10:05 % adalah 616,03 N/m2.
Perbedaan nilai tersebut cukup signifikan, ini menunjukkan bahwa penambahan serat eceng gondok sebagai pengisi dan tepung sangat efektif dalam meningkatkan sifat mekanik dari papan gipsum plafon terutama ketahanan terhadap beban tarik. Dari hasil ini menunjukkan bahwa kemampuan serat eceng gondok sebagai pengisi adalah dengan susunan serat acak (
Nilai kuat tarik papan gipsum yang dihasilkan jauh melebihi nilai kuat tarik standard papan gipsum, yang sudah ditentukan. Menurut Simbolon, T, 2011 bahwa serat memiliki gaya antar molekul yang kuat sehingga menghasilkan ikatan yang kuat dan struktur yang berulang.
4.3.4 Hasil Pengujian Impak (()# )
Pengujian impak mengacu pada metode untuk mengukur ketahanan dari sampel terhadap beban kejut. Pengujian ini menggunakan alat ,
, + Type CPSA Com. Nomor 8803104/0000 yang diproduksi Jerman. Diberikan perlakuan pada sampel uji yang diletakkan diantara pemukul (godam) sebesar 4 Joule. Hasil pengujian diperoleh secara manual melalui jarum jam merah yang ditunjukkan pada skala setelah sampel menumbuk benda uji, Alat ini memiliki energi kosong 0,02 Joule yang didapat dari koreksi nol alat. Hasil pergitungan pengujian impak terlihat pada tabel 4.7 hasil pengujian kuat impak papan gipsum plafon dibawah ini :
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Kuat Impak Papan Gipsum Plafon
Gambar 4.7 Hubungan Kuat Impak dengan Komposisi Serat Eceng Gondok
