KARAKTERISTIK TERMOPLASTIK POLIETILENA DENGAN SERAT BATANG PISANG SEBAGAI KOMPOSIT
UNTUK BAHAN PALET KAYU
TESIS
Oleh
RAMZAH RAM
067026017/FIS
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
KARAKTERISTIK TERMOPLASTIK POLIETILENA DENGAN SERAT BATANG PISANG SEBAGAI KOMPOSIT
UNTUK BAHAN PALET KAYU
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Magister Sains
Dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika
Pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara
Oleh
RAMZAH RAM
067026017/FIS
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul Tesis : KARAKTERISTIK TERMOPLASTIK POLIETILENA DENGAN SERAT BATANG PISANG SEBAGAI KOMPOSIT UNTUK BAHAN PALET KAYU
Nama Mahasiswa : Ramzah Ram Nomor Pokok : 067026017 Program Studi : Ilmu Fisika
Menyetujui Komisi Pembimbing
(Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.Sc) Ketua
(Prof. Basuki Wirjosentono, M.S., Ph.D) (Dra. Nursyamsu Bahar, M.S) Anggota Anggota
Ketua Program Studi Direktur
(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc) (Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B., M.Sc)
Telah diuji pada
Tanggal : 2 Agustus 2008
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.Sc Anggota : 1. Prof. Basuki Wirjosentono, M.S., Ph.D
2. Dra. Nursyamsu Bahar, M.S 3. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc
4. Dra. Justinon, M.Si
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk membuat Serat Batang Pisang ( SBP ) sebagai penguat bahan komposit Polietilena ( PE ).
Pencampuran Serat Batang Pisang terhadap Polietilena dilakukan dengan perbandingan 10%, 20%, 30%, dan 40%. Kepingan Polietilena dicampur dengan SBP dengan menggunakan mesin Hot Press dengan variasi waktu untuk masing- masing komposisi selama 5 menit, 10 menit, 15 menit, 20 menit, 25 menit, dan 30 menit. Pembanding komposit PE- SBP adalah PE- murni (100%) dan palet kayu industri. Karakteristik terhadap bahan yang dicoba meliputi karakterisasi terhadap bahan yang dicoba meliputi: Uji Tarik / Uji Mulur, Uji Difrensial Thermal Analysis (DTA), Uji Scanning Electrone Microscope (SEM).
Dari hasil Uji Tarik / Uji Mulur menunjukkan dengan penambahan SBP sebagai bahan pengisi PE dapat menemukan kekuatan tarik bahan. Namun, keelastisitasannya lebih tinggi. SBP pada perbandingan tertentu dapat bercampur secara homogen.
Berdasarkan data hasil uji karakteristik terhadap bahan komposit PE- SBP dan PE serta Palet Kayu Industri sebagai pembanding, disimpulkan bahwa komposit PE-SBP tidak dapat digunakan sebagai pengganti Palet Kayu Industri, tetapi dapat digunakan pada bidang lain karena keelastisitasannya yang tinggi.
ABSTRACT
The research intends to use Serat Batang Pisang (SBP) as to strengthened of Polietilena (PE) composit
Mixturing of PE is made by 10 %, 20%, 30%, and 40%. Pieces 0f PE mixed with SBP using hot press machine by having variation of time for each composition for 5 minutes, 10 minutes, 15 minutes, 20 minutes, 25 minutes and 30 minutes.
To difrentiate composit PE-SBP is PE-pure ( 100% ) and pallet wood industry.
The characteristics of materials tried are characterize with materials tried done by wexmine.. Pull examine, push examine, differential thermal analysis, examining, scanning electrone microscope.
From the result of pull exam/push exam by edding SBP as material lto fill PE is able to add the strongest pull of material, but the elastisity is higher. SBP with a certain diffrentation can mix with homogen.
Based on the caharacteristic data which has been examined with PE-SBP composit and PE as palled wood industry as differential material.
It’s conclude that the composit of PE-SBP can not be used as pallet wood industry but can be used in other parts because of the highest elstisity.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa, sama kita ucapkan karena dengan limpahan rahmat dan karunia-Nya lah penulis dapat menyelesaikan perkuliahan Sekolah Pasca Sarjana di Universitas Sumatera Utara Medan. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan takjub setinggi- tingginya kepada istri tercinta : Hj. Tati Ariani yang banyak memberi dorongan. Buat ananda M. Hafizham Lufti ST yang banyak memberi masukan berharga pada penulisan Tesis kendatipun sedang mengikuti S2 di negeri Belanda. Buat ananda Fashihatin Nisa, Humaira Faradilla, dan M. Fahru Reza Hakim yang selalu memberikan semangat untuk cepat menyelesaikan program studi S-2 ini.
Selanjutnya penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada para dosen pembimbing, Bapak Prof. H. M. Syukur MS., Bapak Prof Basuki Wirjosentono MS., Ph.D., dan Ibu Dra Nursyamsu Bahar MS. Ucapan terima kasih selanjutnya buat ketua Program Studi Ilmu Fisika, Prof. Dr. Eddy Marlianto MSc., Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika Bapak Drs. Mhd Nasir Saleh MSc., Bapak, Ibu dosen beserta staf sekolah Pacasarjana Universitas Sumatera Utara yang telah banyak meluangkan waktu dan mentransfer ilmu nya, semoga Allah membalas amal baiknya. Amin.
Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada Rektor USU Prof.Dr Chairuddin P Lubis DTM & H SpA(k), direkur sekolah pasca sarjana Prof Dr Ir T Chairun Nisa B., M.Sc. beserta staf yang telah memfasilitasi pendidikan di USU Medan.
Terima kasih selanjutnya kepada Pemprovsu, kepada Dinas Pendidikan Tk I dan Dinas Pendidikan Kota Medan, Bapak Drs.H Hasan Basri, M.M., yang telah memberikan kesempatan dan beasiswa kepada penulis.
Seterusnya penulis berterimakasih kepada Bapak/Ibu guru/pegawai, Keluarga besar SMAN 16 Medan yang selalu memberi motivasi sekaligus mendo’akan penulis.
Akhirnya penulis pada kesempatan ini menyampaikan terima kasih kepada semua pihak yang belum dituliskan disini. Semoga ilmu yang didapat dapat berguna bagi nusa, bangsa, dan negara. Amin Ya Rabbal ‘Alamin.
Penulis,
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap Berikut Gelar : Drs. Ramzah Ram
Tempat dan Tanggal Lahir : Pasar Rawa Gebang, 03 Maret 1960
Alamat Rumah : Jl. Kapten Muslim gg. Pertama no.48 Medan Kode Pos 20123
Telepon / Hp : (061) 8461777 / 08126400850 Insatnasi Tempat Bekerja : SMA Negeri 16 Medan
Alamat Kantor : Jl. Kapten Rahmad Buddin Km 21,5 Terjun Marelan Medan
Telepon : 061 6850663
DATA PENDIDIKAN
2.8. Palet ...16
2.9. Sifat Tegangan dan Regangan ...17
2.10. Modulus Patah dan Modulus Elastisitas ... 18
BAB III METODE PENELITIAN ...19
4.2. Hasil Pengujian Kekuatan Tekan Beban Komposit... 24
4.2.1. Hasil Uji Patah Bahan Komposit (MOR) dan Modulus Elastis (MOE) ...24
4.2.2. Analisa Termal Spesimen Campuran Menggunakan DTA ...28
4.3. Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) ... 31
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...35
5.1. Kesimpulan ...35
5.2. Saran ...35
DAFTAR TABEL
Nomor J u d u l Halaman
2.1 Sifat Kimia dan Komposisi Serat Batang Pisang... ...12 2.2 Sifat Fisis dan Morfologi Serat Batang Pisang... ... 14 4.1 Uji Mekanik Spesimen (ASTM D 638 Type IV)...26 4.2 Kekuatan Tekan Bagian yang Optimum pada Bahan
DAFTAR GAMBAR
Nomor J u d u l Halaman
2.1 Reaksi Pembentukan Polietilena...9
3.1 Bagan Penelitian ... ...22
4.1 Spesimen Komposit PE-SBP ...23
4.2 Grafik Kadar Pengisi Vs Kekuatan Tekan ...27
4.3 Grafik DTA SBP...29
4.4 Grafik DTA PE-SBP...30
4.5 Permukaan Polietilena Murni...32
4.6 Fotografi Mikroskopis Serat Batang Pisang ... 33
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
A Data Hasil Uji Morfologis Serat Batang Pisang...37
B Data Hasil Uji Komposisi Serat Batang Pisang...38
C Tabel Uji Mekanik Spesimen (ASTM D 638 Type IV)...39
D Kekuatan Kayu Menurut Satuan SNI ...42
E Gambat Grafik Tegangan – Regangan Hasil Mekanik Spesimen...43
F Foto-Foto Alat dan Sampel Saat Pembuatan dan Uji Karakteristik Spesimen ...51
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pohon pisang ketika pisangnya sudah dipanen, selama ini hampir tidak ada gunanya. Di daerah pesisir, batang pisang digunakan masyarakat ketika banjir datang sebagai alat transportasi untuk melewati banjir. Setelah banjir selesai, batang pisang dihanyutkan begitu saja tanpa memperdulikan pengaruh negatif dari limbahnya. Ketika limbah batang pisang dapat dijadikan serat, besar kemungkinan manfaat positif dari padanya dapat diciptakan. Apalagi jika berhubungan dengan palet dan komposit.
Komposit merupakan suatu sitem bahan yang tersusun dari proses pencampuran atau penggabungan dua atau lebih konstituen yang berbeda dalam hal bentuk atau komposisi bahan yang tidak larut satu sama lain. Penggabungan dua bahan atau lebih tersebut diharapkan dapat memberikan bentuk dan sifat – sifat yang berbeda yang sering kali lebih efisien dibanding bahan- bahan itu sendiri.
Dewasa ini persaingan usaha yang semakin tinggi membuat peningkatan produktivitas dan efisiensi di seluruh mata rantai ( value added chain ) termasuk sistem distribusi yang handal. Persaingan itu dapat diamati diberbagai sisi. Sebagai contoh adalah pembuatan palet, yakni dengan sistem paletisasi, yaitu metode
handling, transfortasi, dan penyimpanan produk serta kemasan dern gan
1. palet merupakan sistem distribusi yang merupakan kemasan untuk memudahkan atau mempercepat operasi distribusi misalnya serat plastik kemasan botol minuman.
2. salah satunya untuk komposit polietilena dengan penguat Serat Batang Pisang (SBP) diharapkan dapat digunakan sebagai bahan palet plastik minimal dapat menggantikan palet kayu yang diperoleh dengan cara komposit berlapis.
3. sifat mekanistik, sifat termal, sifat morfologis
4. komposis atau perbandingan anatara sbp dan polietilena divariasikan dengan menggunakan hot press maksimum dengan variasi waktu (5 sampai 30 menit) dan variasi komposisi.
Dilihat dari bahan yang digunakan, maka palet dapat dibuat dari berbagai jenis matareial yaitu kayu, plastik kertas, dan metal. Di negara- negara maju penggunaan palet kayu semakin berkurang sehingga banyak beralih ke palet plastik dan kecenderungan ini akan terjadi di Indonesia di masa mendatang. Berkembangnya palet plastik di samping pasokan kayu sebgaai bahan baku akan semakinlangka dan terbatas juga peralatan handling harus semakin efisien dan efektif.
termoplastik, murah, dan dapat di daur ulang, tetapi pada proses pencampuran membutuhkan panas.
Polietilena (PE) adalah salah satu polimer terbesar diproduksi. Selain ringan, mudah dibentuk, cukup keras, tahan goresan, tahan terhadap zat kimia, dan sedikit sekali menyerap air, sifatnya yang transparan, dan tembus cahaya. PE memiliki kekuatan benturan- benturan yang tinggi dan tahan terhadap pelarut organik pada suhu 600C. Adanya beraneka ragam produk berbahan polietilena disebabakan karena polimer ini dapat kompatibel dengan sejumlah bahan aditif sehingga polimer ini dapat menyumbang 22 % berat permintaan termoplastik di dunia ( Geraldo,2005 ). Polietilena mempuyai sifat fisis keras dan kaku sehingga secara komersil selalu ditambah bahan aditif dengan tujuan agar diperoleh derajat kekerasan dan kelunakan tertentu sehingga bahan polietilena tersebut mudah dibentuk menjadi berbagai jenis sarang (Wirjosentono,dkk,2003).
Perkembangan teknologi material komposit yang demikian pesat telah menjadi trend baru dalam teknologi bahan. Material komposit memiliki sifat khas yang utama yaitu ringan. Oleh sebab itu, sifat kekuatan dan kekakuan spesifiknya tinggi. Material komposit diproyeksikan menjadi material pengganti bahan- bahan struktural konvensional seperti logam dan kayu dan salah satunya untuk komposit polietilena dengan penguat ssk diharapkan dapat digunakan sebagai bahan palet palstik untuk menggantikan palet kayu yang diperoleh dengan cara komposit berlapis.
1.2. Permasalahan
Dari uraian diatas dapat diperoleh pokok permasalahan, yaitu :
1. Apakah serat batang pisang dapat digunakan sebagai penguat bahan komposit lapis dari Poli Etilena.
2. Apakah campuran polimer Poli Etilena dengan serat batang pisang dapat membentuk bahan komposit berlapis.
3. Bagaimana karakteristik bahan komposit berlapis antara poli etilena sebagai pengganti bahan palet plastik.
1.3. Tujuan Penelitian
Memahami permasalahan diatas, maka penelitian ini bertujuan untuk :
2. Mengoptimasi campuran polimer polietilena dengan serat batang pisang untuk dapat membentuk bahan komposit berlapis.
3. Mengkarekterisasi (sifat mekanik, thermal, morphologis) bahan komposi berlapis antara poli etilena sebagai pengganti bahan palet kayu.
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini sangat berguna untuk dapat memberikan informasi, apakah serat batang pisang merupakan alternatif sebagai penguat komposit polietilena untuk bahan palet.
1.5. Lokasi Penelitian
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Plastik
Plastik merupakan bahan teknis yang berasal dari polimer, meskipun istilah polimer lebih popular menunjukkan kepada plastik. Umumnya suatu poliomer dibangun oleh satuan struktur yang tersusun secara berulang dari atom yang panjang terbentuk dari pengikat yang berupa molekul identik yang disebut monomer yang mempunyai berat molekul diatas 10.000, diikat oleh gaya tarik menarik yang kuat yang disebut ikatan kovalen,dimana setiap atom dari pasangan terikat menyumbangkan satu elektron untuk membentuk sepasang elektron. Polimer sebenarnya terdiri dari banyak kelas material alami dan sintetik dengan sifat dan kegunaan beragam tetapi dalam banyak hal plastik berisi sejumlah komponen-komponen yang ditambahkan, seperti menambahkan bahan (material) maupun polimer lain ; dalam hal ini kita mempunyai suatu campuran polimer. Lebih dari itu sejumlah besar jenis bahan tambahan pengisi yang dicampur dengan berbagai polimer untuk tujuan tertentu ( Veght,Ak,2000 ).
Molekul polimer disusun dalam satu struktur rantai dalam struktur tiga dimensi dengan ikatan kovalen, kebanyakan molekul rantai memberikan sifat termoplastik dengan menaikan temperatur sehingga dapat mencair dan mengalir. Bahan tersebut dinamakan polimer termoplastic. Dilain pihak polimer yang struktur tiga dimensi nya terkeraskan karena pemanasan tidak dapat mengalir lagi karena pemanasan. Bahan tersebut dinamakan polimer termoset .
Sifat-sifat khas bahan pilimer pada umumnya sebagai berikut :
1. Mampu cetak adalah baik.Pada temperature relatif rendah bahan dapat dicetak dengan pernyuntikan,penekanan, ekstrusi dan seterusnya yang menyebabkan ongkos lebih rendah dari pada logam dan keramik.
2. Produk yang ringan dan kuat dapat dibuat berat jenis polimer rendah dibanding dengan logam dan keramik, yaitu 1,0 – 1,7 yang memungkinkan membuat barang kuat dan ringan.
3. Banyak diantara polimer bersifat isolasi listrik yang baik. Polimer mungkin juga dibuat konduktor dengan jalan mencampurkan dengan serbuk logam, butiran karbon, dan sebagainya.
4. Baik sekali dalam ketahanan air dan ketahanan kimia. Pemilhan bahan yang baik akan menghasilkan produk yang mempunyai sifat-sifat baik sekali. (contoh : POlitetrafluoroetilen,dsb).
6. Umumnya bahan polimer lebih murah.
7. Kurang tahan terhadap panas, hal ini berbeda dengan logam dan keramik.
8. Kekerasan permukaan yang sangat kurang. Bahan polimer yang keras ada tetapi masih jauh dibawah kekerasan logam dan keramik.
9. Kurang tahan terhadfap pelarut. Umumnya larut dalam pelarut tertentu kecuali beberapa bahan khusus seperti politetra floroetilen. Jika tidak dapat larut, mudah retak karena kontak yang terus menerus dengan pelarut dan disertai adanya tegangan.
10. Mudah dimuati listrik secara elektro statis, kecuali beberapa bahan yang khusus dibuat agar menjadi hantaran listrik, kutrang higroskopik, dan dapat dimuati listrik.
11. Beberapa tahan abrasi atau mempunyai koefisien gesek yang kecil.
2.2. Pengertian Polimer dan Jenisnya
sintetik yang dihasilkan dilaboratorium, lazim disebut plastik (mudah dibentuk). Polimer plastik atau sintetik dapat dilelehkan dan dibentuk menjadi bermacam-macam bentuk, berupa lembaran serat-serat yang digunakan untuk tekstil.
2.3. Polietilena
Polietilena dibuat dengan jalan polimerisasi gas etilen yang dapat diperoleh dengan memberi hidrogen gas petrolium pada pemecahan minyak (nafta), gas alam atau asetilen. Polimerisasi etilen ditunjukkan pada reaksi dibawah :
H H H H
n. C= C C C
H H H H
Gambar 2.1. Reaksi Pembentukan Polietilena
Secara kimia polietilen merupakan parafin yang mempunyai berat molekul tinggi. Karena itu sifat- sifatnya serupa dengan sifat- sifat parafin. Terbakar kalau dinyalakan dan menjadi cair, menjadi rata kalau dijatuhkan di atas air. Polietilena mudah diolah maka dari itu sering dicetak dengan penekanan, injeksi, ekstrusi peniupan, dan dengan hampa udara. Perlu diperhatikan bahwa penyusutannya tinggi. Pada temperatur rendah bersifat fleksibel, tahan impak, dan bahan kimia, karena itu dipakai untuk berbagai keperluan termasuk untuk pembuatan berbagai wadah, alat dapur, berbagai barang kecil, botol- botol, tempat minyak tanah, film, pipa, isolator, kabel listrik, serat, kantong tempat sampah, dan sebagainya.
2.4. Sifat-Sifat Polietilena
Mempunyai konduktifitas panas yang rendah (0,12 W/m), tegangan permukaan yang rendah, kekuatan benturan yang tinggi, tahan terhadap pelarut organik, bahan kimia anorganik, uap air, minyak, asam dan basa, isolator yang baik tetapi dapat dirusak oleh asam nitrat pekat, mudah terbakar, titik leleh 166˚C dan suhu dekomposisi 380˚C (Cowd, 1991).
2.5. Kegunaan Polietilena dalam Kehidupan Sehari-Hari
Polietilena diproduksi sejak tahun 1958 dengan mengunakan katalis Ziegler. Polimer khas ruang (streo spesifik) ini khususnya disintesis isotaktik sehingga kekristalannya tinggi. Karena keteraturan ruang polimer ini maka rantai dapat terjejal sehingga menghasilkan plastik yang kuat dan tahan panas. Sebagai jenis plastik komoditas, polietilena banyak digunakan untuk komponen kenderaan bermotor, bagian dalam mesin cuci, botol kemasan, peralatan rumah tangga, bahan serat, isolator listrik, film, kemasan (berupa lembaran tipis) makanan dan barang (Cowd, 1991).
2.6. Serat Batang Pisang
Serat batang pisang termasuk salah satu serat alam yang didapat dari kelopak batang pisang. Serat batang pisang memiliki penampang melintang yang berbentuk lingkaran. Identitas morfologi penampang terhadap serat batang pisang menunjukkan bahwa serat batang pisang memiliki banyak rongga. Struktur permukaannya lebih menyerupai busa ( sponge ). Bahkan terdapat lubang yang cukup besar berada di tengah-tengah diameternya.
2.6.1. Analisis Sifat Kimia dan Komposisi Serat Batang Pisang
dilakukan menurut SNI. Hasil analisis sifat kimia dan komposisi Serat Batang Pisang seperti ditunjukkan pada tabel berikut :
Tabel 2.1. Sifat Kimia dan Komposisi Serat Batang Pisang Komponen Kimia Komposisi (%)
benzena adalah zat dalam SBP yang terekstrasi oleh alkohol benzena sebagai pelarut, dilakukan pada titik didih pelarut dalam waktu tertentu. Uji kadar selulosa dilaksanakan untuk menentukan kadar selulosa , dan , yang ada dalam Serat Batang Pisang. Uji dalam larutan natrium hidroksida satu persen dilaksanakan untuk menyatakan banyaknya komponen yang larut, meliputi senyawa anorganik dan organik, antara lain karbohidrat, tanin, kinon, zat wama dan sebagian lignin
2.6.2. Analisis Sifat Fisis dan Morfologi Serat Batang Pisang
Tabel 2.2. Sifat Fisis dan Morfologi Serat Batang Pisang
serat-serat pendek, partikel dan lamina. Penyusun komposit secara umum adalah logam, bahan organik dan anorganik. Bentuk bahan utama yang digunakan dalam pembentukan bahan komposit adalah fiber, partikel, laminae, atau layer, flakes dalam matrik. Sehingga komposit dapat dikelompokkan menjadi :
1. Komposit jenis serat yang mengandung serat-serat pendek dengan diameter kecil yang disokong oleh matriks yang berfungsi untuk menguatkan komposit, seperti serat sabut kelapa, serat sintetis, kaca dan logam.
2. Komposit jenis lamina yaitu komposit yang mengandung bahan berlapis yang diikat bersama satu sama lain dengan menggunakan pengikat, contohnya papan komposit yang dibuat dari papan venir dan perekat urea formaldehid atau phenol formaldehid..
3. Komposit jenis partikel yaitu partikel tersebar dan diikat bersama oleh matriks Polimer (Premasingan,2000).
adalah melekatnya suatu bahan struktural konstituen pada matriks, tetapi banyak komposit tidak memilik matriks dan tersusun dari satu atau lebih bentuk konstituen yang terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda. Komposit polimer semakin berkembang saat ini bersaing dengan komposit logam maupun keramik. Berbagai cara pemrosesan komposit terus dikembangkan kearah sasaran produk yang bersifat seperti yang dikehendaki.Banyak contoh komposit untuk pemekaian yang berbeda-beda, misalnya beton bertulang merupakan komposit yang terdiri dari besi beton dalam matriks beton , contoh umum lainnya adalah plastik berpenguat ,dimana unsur-unsur penguat adalah serat karbon, glass, atau boron .Sebagai contoh badan perahu dibuat dari plastik diperkuat dengan serat fiber Plastik (Vlack,1989)
2.8. Palet
Persaingan usaha yang semakin tajam menuntut peningkatan produktivitas dan efesiensi diseluruh mata rantai nilai tambah, termasuk system distribusi yang handal. Salah satu caranya adalah dengan sistem paletisasi, yaitu metode handling, transfortasi dan penyimpanan produk serta kemasannya dengan menggunakan system palet. Paletisasi menjadi hal yang sangat penting dalam peningkatan efisiensi distribusi fisik karena mempermudah standarisasi transaksi usaha, mempercepat siklus pengambilan alat transfortasi, mengurangi ruang bongkar muat, mengurangi kerja manual yang berat dan beresiko tinggi serta mengurangi rusaknya barang.
pendukung sistem logistik dalam perdagangan baik produksi dalam negeri maupun ekspor. Palet plastik mempunyai beberapa keunggulan teknis antara lain: masa penggunaan lebih dari 10 tahun, ringan, aman dipakai, bebas dari paku dan sekrup, bersih, higienis dan tidak beracun, tahan terhadap bahan kimia terutama asam sulfat dan alkalis, tidak menyerap cairan, bentuk stabil pada semua kondisi dan cuaca, tahan terhadap sinar ultra violet. Penggunaan palet plastik sudah cukup luas misalnya untuk produk makanan dan minuman, farmasi dan industri pertanian.
2.9. Sifat Tegangan dan Regangan
2.10. Modulus Patah dan Modulus Elastisitas
BAB III
METODE PENELITIAN
Penelitian ini bersifat eksperimen di laboratorium. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah polietilena komersil dengan kemurnian 100% dan serat batang pisang.
3.1. Peralatan
Peralatan yang digunakan adalah : 1. neraca analitik
2. seperangkat hot press 3. seperangkat alat SEM 4. seprangkat alat DTA 5. seprangkat alat uji tekan
3.2. Bahan
Bahan yang digunakan adalah : 1. polietilena 100%
3.3. Prosedur Penelitian
3.3.1. Preparasi Serat Batang Pisang Sebagai Penguat Komposit Lapis dengan Polietilena
Serat batang pisang diperoleh dari lapisan batang pisang yang dikeringkan sehingga diperoleh serat batang pisang yang kering. Serat batang pisang yang kering ini mirip seperti benang kasar yang dipotong- potong sepanjang 1 cm. Serat batang pisang dicampur dengan film polietilena secara berlapis menggunakan hot press dengan tekanan maksimum dan variasi komposisi perbandingan antara serat batang pisang dengan polietilena (0:100), (20:80), (30:70), (40:60), (50:50) kemudian dikarakterisasi.
3.3.2. Preparasi Bahan Komposit Berlapis Dari Polimer Polietilena
Polietilena yang masih berbentuk kristal dicetak dengan menggunakan hot press pada suhu 1700 C sampai terbentuk film dengan ketebalan 5 mm. Serat batang pisang disisipkan diantara 2 lapisan polipropilena. Lapisan ini kembali di hot press pada suhu tertentu, menggunakan waktu tertentu, dan dengan perbandingan tertentu pula. Karakaterisasi (sifat mekanik, termal, morfologis) dari komposit berlapis polietilena dengan serat batang pisang dibandingkan dengan bahan palet batas minimum.
3.3.3. Uji Tekan
Spesimen diletakkan didua titik dari masing- masing kedua bagian ujung spesimen sebagai penyanggah pada alat uji tekan dan kemudian dikenakan penekanan pada beban 1000 kg tepat ditengah- tengah spesimen dengan kecepatan tekanan 50 mm/menit kemudian dicatat beban maksimum (Fmax) dan regangan pada saat spesimen patah.
3.3.4. Analisa SEM
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisis Visual Bahan Komposit
Bahan komposit yang dihasilkan dibentuk film dengan menggunakan hot press. tampilan specimen bahan komposit merupakan padatan kering dan tempat sebaran serat bahan pengisi yang kerapatannya meningkat dengan meningkatnya kandungan bahan pengisi mulai 10%,20%,30% dan 40%. Tampilan bahan komposit polietilenan film dengan serat batang pisang dapat dilihat pada gambar 4.1.
4.2. Hasil Pengujian Kekuatan Tekan Beban Komposit
4.2.1. Hasil Uji Patah Bahan Komposit (MOR) dan Modulus Elastis (MOE) Untuk mengetahui hasil peningkatan kekuatan patah komposit maka dilakukan uji patah untuk matriks Polietilena Murni 100% dan kayu palet sebagai pembanding. Dari hasil uji patah di peroleh pengaruh perbedaan kandungan bahan pengisi terhadap nilai kekuatan patah bahan komposit . Komposit PE dengan SBP (Serat Batang Pisang) tersebut diaplikasikan pada matriks polimer polietilena sesuai prosedur (2.1). dan (2.2). serta membutuhkan spesimen uji, yaitu spesimen uji berdasarkan ASTM D 638 Type IV. Sifat mekanis yang diuji disini meliputi kekuatan tekan(MOR) dan keelastisan (MOE). Hasil dari pengujian didapatkan kurva tegangan versus regangan, dapat dilihat pada Lampiran D.. Harga tegangan dalam satuan Kgf dan keelastisan juga dalam satuan Kgf. Hasil pengujian ini diolah kembali untuk mendapatkan nilai kekuatan tekan dan keelastisan. Contoh perhitungan menentukan kekuatan tekan (MOR) dan keelastisan (MOE):
Hasil uji terhadap spesimen polipropilena dan serat sabut kelapa menggunakan Persamaan (2.1) dan persamaan (2.2) Dengan :
Tabel 4.2. Kekuatan Tekan Bagian yang Optimum pada Bahan Komposit Polietilena
Grafik Kadar Pengisi Vs Kekuatan Tekan seperti ditunjukkan pada gambar berikut.
Kekuatan patah bahan komposit menurun dengan naiknya bahan pengisi serat batang pisang terhadap matriks Polietilena. Penurunan kekuatan patah ini disebabkan rendahnya sifat adhesi bahan matrik Polietilena,selain itu sifat kepolaran bahan matriks dan bahan pengisi yang berbeda menghalangi terjadinya interaksi antara keduanya. Dua hal yang dibutuhkan pada bahan untuk memperkuat bahan komposit agar membentuk produk yang efektif yaitu komponen penguat harus memilik modulus elestisitas yang lebih tinggi dari matriksnya dan harus ada ikatan permukaan yang kuat antara komponen penguat dan matriks tanpa adanya faktor tersebut penambahan bahan penguat dapat menurunkan kekuatan tekan bahan komposit yang dihasilkan. ( Harjadi 2000).
Penambahan serat batang pisang sebagai bahan pengisi dapat meningkatkan nilai kekuatan tekan bahan komposit dibanding kekuatan tekan matriks Polietilena murni ( 100 % ) dan kayu palet sebagai kontrol sebesar 46,10 kgf dan 45,20 kgf. Dengan meningkatnya kandungan serat batang pisang sebagai pengisi kekuatan patah mengalami penurunan , hal ini disebabkan volume matriks berkurang sedangkan massa serat bertambah sehingga permukaan matriks tidak dapat menutupi serat dengan baik, sehingga interaksi antara matriks dan serat tidak lagi maksimal.
4.2.2. Analisa Termal Spesimen Campuran Menggunakan DTA
juga merupakan salah satu tahap untuk mengetahui kekompatibilitasan suatu bahan polimer. Kurva DTA dari spesimen campuran yang optimum dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 4.3. Grafik DTA SBP
Pada saat t = 500 Cterjadi penurunan kadar air ( Reaksi Endoterm ). Pada saat t = 3000 C serat teroksidasi (mulai terbakar). Pada saat t = 3700 C serat sudah terjadi dekomposisi ( sudah terbakar menjadi abu seluruhnya). Dalam hal ini terjadi reaksi eksoterm. Dari termogram DTA SBP memperlihatkan adanya puncak pada
diidentifikasi sebagai perubahan serat batang pisang mulai dari penurunan kadar air
hingga terbakar habis menjadi abu. Pada suhu 50 C terjadi penurunan temperatur (endoterm), dan terdekomposisi pada 370 oC dengan terjadi kenaikan temperatur (eksoterm).
0
Gambar 4.4. Grafik DTA PE-SBP
Pada saat t = 1200 C, terjadi perubahan titik gelas ( PE mulai meleleh ). Pada saat t = 3200 C, PE teroksidasi . pada saat t = 3700 C serat sudah terjadi dekomposisi. Pada saat t = 4500 C, komposit terdekomposisi seluruhnya. Sedangkan termogram DTA dari campuran PE-SBP (9:1) menunjukkan temperatur 120 oC mulai terjadi
sebagai temperatur leleh dengan terjadi penurunan temperatur (endoterm), dan terdekomposisi pada 450 oC dengan terjadi kenaikan temperatur (eksoterm). Hal ini menunjukkan adanya interaksi antara serat dengan matriks PE (Hatakeyama, dkk, 1994).
Tabel 4.3. Hasil Analisis Sifat Termal Spesimen Campuran Spesimen
Gambar 4.5. Permukaan Polietilena Murni
Gambar 4.6. Fotografi Mikroskopis Serat Batang Pisang
Gambar 4.7. Fotografi mikroskopis patahan komposit PE-SBP
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Karakterisasi PE SBP memberikan hasil berupa tegangan sebesar 16,8 kg dan elastisitas sebesar 81,28 kgf. Kayu pallet industri memberikan tegangan sebesar 133,9 dan keelastisitasannya sebesar 53,48.
2. Hasil analisa uji tekan komposit PE SBP memberikan informasi campuran rasio (9:1) memberikan harga kekuatan tekan (MOR) sebesar 999,5001698 dan keelastisitasannya (MOE) sebesar 17850,05816.
3. Hasil analisis uji tekan dan uji elastisitas menunjukkan komposit PE- SBP dapat dijadikan pallet karena kelastisitasannya tinggi namun kekuatannya perlu ditingkankan.
5.2. Saran
Untuk peneliti selanjutnya :
1. Agar menggunakan bahan pengisi serat yang lain (spesises tertentu) dicampur PE agar kekuatannya lebih elastis
DAFTAR PUSAKA
Abdullah. D., Juda. W.H., Identifikasi Morfologi dan Kekuatan Tarik Polimer Serat Alam. J. Prosiding Simposium Nasional Polimer VI.pp 126 – 130.
Berger. W.M., Keck. Morgenstern., 1989. Cellulose – based Composite fibres In Cellulosics Utilisation, Research and Rewards cellulosics,H. Inagaki and G.O. Philips(eds), Elsevier Appl.
Bill Mayer. W.F.,1991, Textbook of Polymer Science, 3 rd ed. Jhon Wiley & Sons, New York.
Cowd. M.A.,1991. Kimia Polimer. ITB Press Bandung.
Pudjiastut. W., 2007 . Trend Penggunaan dan Kegunaan Palet Plastik, J. Prosiding Simposium Nasional Polimer VI. pp.121- 123.
Sain. M.M, Kokta. B.V., 1994. PolYelefin-Wood Filler Composite,Performance of m-Phenylene Bismaleide-midified Wood Fiber . In polypropylene Composit, New York, Plenum Press.
Schwartz. M.M., 1983. Composite Materials Handbook., M.c Graw – Hill., Book Company, USA.
Wirjosentono.B., 1998. Struktur dan Sifat Mekanis Polimer. Intan Dirja Lela Press. Medan.
LAMPIRAN Lampiran A
Lampiran B
Lampiran C
Tabel Uji Mekanik Spesimen (ASTM D 638 Type IV)
sampel kekuatan tekan keelastisan (kgf) (kgf) PE 100% - 5’ 6,9 89,78 PE 100% - 10’ 11,9 81,26 PE 100% - 15’ 8,5 90,91 PE 100% - 20’ 13,1 90,84 PE 100% - 25’ 13,5 91,24 PE 100% - 30’ 18,3 81,2
PE 90% - 5’ 15,3 108,73
PE 90% -10’ 12,9 81,89
PE 90% - 15’ 12,6 91,16
PE 90% - 20’ 8,6 90,82
PE 90% - 25’ 9,8 91,25
PE 90% - 30’ 16,8 81,28
Tabel Uji Mekanik Spesimen (ASTM D 638 Type IV) Sampel kekuatan tekan keelastisan (kgf) (kgf)
PE 80% - 5’ 16,6 108,33 PE 80% - 10’ 14,7 91,66 PE 80% - 15’ 9,6 90,96 PE 80% - 20’ 6,9 90,82 PE 80% - 25’ 16,6 81,65 PE 80% - 30’ 12,9 81,38
Tabel Uji Mekanik Spesimen (ASTM D 638 Type IV)
sampel kekuatan tekan keelastisan (kgf) (kgf) PE 60% - 5’ 7,5 89,79 PE 60% -10’ 12,6 91,5 PE 60% - 15’ 10,4 90,75 PE 60% - 20’ 9,1 90,8 PE 60% - 25’ 16,5 82,8 PE 60% -30’ 3,3 75,72
Lampiran D
Kekuatan Kayu Menurut Satuan SNI
Kelas MOE MOR
Kuat (kg/cm2) (kg/cm ) 2
I >161 >1221
II 112 795
III 75 473
IV 56 278
V < 56 < 278
Lampiran E
Gambar Grafik Tegangan-Regangan Hasil Uji Mekanik Spesimen
44
45
46
47
48
49
50
Lampiran F
Foto-Foto Alat dan Sampel Saat Pembuatan dan Uji Karakteristik Spesimen
1. Gambar Hot Press Laboratorium Kimia Polimer FMIPA USU tempat pembuatan ekstrudat PE, JPI dan komposit PE-SSP.
2. Gambar Alat Uji Tarik/Uji Mulur Laboratorium Penelitian FMIPA USU. Torse. Elestronic System Universal Testing Machine Type SC-2DE.
3. Gambar Alat Scanning Electron Microscope Laboratorium PTKI Medan tempat dilakukan Uji SEM sample. ASM-5X. Compac Coater CC-50.
Shimadzu.
