Pemanfaatan Limbah Plastik Polietilena Tereftalat (PET) Sebagai Matrik Komposit Dengan Bahan Penguat Kaca Serat

(1)

Tarra Spektrima : Pemanfaatan Limbah Plastik Polietilena Tereftalat (PET) Sebagai Matrik Komposit Dengan Bahan Penguat Kaca Serat, 2009.

PEMANFAATAN LIMBAH PLASTIK POLIETILENA TEREFTALAT (PET) SEBAGAI MATRIK KOMPOSIT DENGAN BAHAN PENGUAT KACA

SERAT

SKRIPSI

TARRA SPEKTRIMA 040802030

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PEMANFAATAN LIMBAH PLASTIK POLIETILENA

TEREFTALAT (PET) SEBAGAI MATRIK KOMPOSIT DENGAN

BAHAN PENGUAT KACA SERAT

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

TARRA SPEKTRIMA 040802030

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PERSETUJUAN

Judul PEMANFAATAN LIMBAH PLASTIK

POLIETILENA TEREFTALAT (PET) SEBAGAI MATRIK KOMPOSIT DENGAN BAHAN PENGUAT KACA SERAT

Kategori : SKRIPSI

Nama : TARRA SPEKTRIMA

NIM : 040802030

Program Studi : SARJANA (S1) KIMIA

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di

Medan, Maret 2009 Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2 Pembimbing 1

Prof. Basuki Wirjosentono.MS.Ph.D Drs. Amir Hamzah Siregar, M.Si

NIP. 130809725 NIP. 131945358

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

(4)

PERNYATAAN

PEMANFAATAN LIMBAH PLASTIK POLIETILENA TEREFTALAT (PET) SEBAGAI MATRIK KOMPOSIT DENGAN BAHAN PENGUAT KACA

SERAT

SKRIPSI

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

Medan, Maret 2009

TARRA SPEKTRIMA 040802030

(5)

PENGHARGAAN

Syukur Alhamdulillah kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. Penghormatan dan penghargaan tiada terhingga kepada Ayahanda Zul Alkaf, BSc dan Ibunda Denny Ariany, Malita Voyagia dan Enka Kanary selaku kakak dan adik penulis, beserta seluruh keluarga tercinta sebagai sumber motivasi, cinta dan kasih saying terbesar kepada penulis.

Ungkapan rasa terima kasih yang sebasar-besarnya kepada :

1. Bapak Drs. Amir Hamzah, M.Si selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis dalam melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS.Ph.D selaku dosen pembimbing II yang juga telah memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis dalam melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.

3. Ibu DR. Rumondang Bulan MS dan Bapak Drs. Firman Sebayang, M.Si selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU.

4. Bapak Drs. Nimpan Bangun, MSc selaku dosen wali.

5. Bapak dan Ibu dosen pengajar FMIPA USU khususnya jurusan kimia yang telah banyak memberikan berbagai disiplin ilmu pengetahuan selama masa perkuliahan.

6. Bapak dan Ibu dosen staf Laboratorium Kimia Fisika dan Laboratorium Kimia Polimer untuk ilmu pengetahuan dan arahan yang diberikan kepada penulis. 7. Seluruh staf pegawai jurusan kimia FMIPA USU yang telah banyak memberi

bantuan berupa kelancaran administrasi dalam menyelesaikan studi penulis. 8. Kak Mas, Bang Edi dan Bang Man selaku staf Laboratorium Kimia Fisika,

Laboratorium Kimia Polimer dan Laboratorium Penelitian FMIPA USU yang sudah banyak membantu dalam penelitian penulis dan memberikan pengarahan penggunaan fasilitas laboratorium.

9. Kakanda Misbah Hussudur yang telah banyak memberikan bantuan, semangat dan dukungan kepada penulis demi selesainya penulisan skripsi ini.

10. Rekan-rekan asisten Laboratorium Kimia Fisika dan Laboratorium Kimia Polimer: Fendi, Fadli, Kiki, Sari, Sri, Rina, Rahma, Mega, Reni, Nia, Mail dan Adi, atas kebersamaan , persahabatan dan dukungan yang kalian berikan. 11. Teman-teman seangkatan 2004 : Pipit, Jasmer, Esther, Eve, Yeni, Atun, Fendi,

(6)

12. Rekan-rekan Kimia Ekstensi selama melakukan penelitian : Ika, Oni, Bang Moan dan Bang Iwan, juga buat Kak Ita dan teman-teman yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu.

(7)

ABSTRAK

(8)

ABSTRACT

(9)

DAFTAR ISI

1.2 Permasalahan 2

1.3 Tujuan Penelitian 3

1.4 Manfaat Penelitian 3

1.5 Lokasi penelitian 3

1.6 Metodologi Penelitian 3

1.7. Pembatasan Masalah 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 Material Komposit 5

2.2 Plastik 6

2.2.1 Termoplastik 6

2.2.2 Termoset 6

2.2.3 Polietilena Tereftalat 6

2.3 Bahan Pengisi 8

2.4 Kaca Serat (Fiber Glass) 9

(10)

2.6 Analisis Spektroskopi Infra Merah 11

2.7 Analisis Termal Deferensial (DTA) 12

BAB III BAHAN DAN METODE PENELITIAN 14

3.1 Bahan-bahan yang digunakan 14

3.2 Alat-alat yang digunakan 14

3.3 Prosedur Penelitian 15

3.3.1 Penyediaan Sampel 15

3.3.2 Pembuatan Poliblen 15

3.3.3 Prosedur Pembuatan Spesimen 15

3.3.4 Penyediaan Spesimen dan Karakterisasi Hasil Spesimen 16 3.3.4.1. Analisa Kekuatan Tarik dan Kemuluran 16 3.3.4.2. Analisa Sifat Termal dengan Metode Differential

Thermal Analysis (DTA) 16

3.3.4.3. Analisa Spektroskopi Infra Merah (FT-IR) 17

3.4 Bagan Penelitian 18

3.4.1 Pembuatan Papan Komposit dari Perbandingan Campuran

PET dan Kaca Serat 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5. 18 3.4.2 Pembuatan Papan Komposit dari Perbandingan Optimal

PET dan Kaca Serat dengan Penambahan Bahan Pembasah

orto klorofenol 19

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 20

4.1 Pengujian Sifat Mekanik Papan Komposit dengan Variasi

Perbandingan Komposisi PET dan Kaca Serat 20 4.2 Pengujian Sifat Mekanik Papan Komposit dengan Variasi

Konsentrasi Bahan Pembasah orto klorofenol 20

4.3 Analisis Spektrum Infra Merah (FTIR) 21

4.4 Analisis Termal dengan Menggunakan Analisis Termal

(11)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 24

5.1 Kesimpulan 24

5.2 Saran 24

DAFTAR PUSTAKA 25

(12)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Pengelompokan Bahan Pengisi 9

Tabel 3.1 Bahan-bahan Penelitian 14

Tabel 3.2 Alat-alat Penelitian 14

Tabel 1 Data Hasil Pengujian Kekuatan Tarik ( t) dan Kemuluran ( ) Papan Komposit dengan Variasi Perbandingan Komposisi PET

dan Kaca Serat 28

Tabel 2 Data Hasil Pengujian Kekuatan Tarik ( t) dan Kemuluran ( ) Papan Komposit PET dan Kaca Serat dengan Variasi Konsentrasi

(13)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Struktur Polietilena Tereftalat 7

Gambar 3.1 Bentuk Spesimen Uji Tarik dan Kemuluran

ASTM D-638-72-Tipe IV 16

Gambar 1 Grafik Pengaruh Perbandingan Komposisi PET dan Kaca Serat Terhadap Kekuatan Tarik ( t) Papan Komposit 28 Gambar 2 Grafik Pengaruh Perbandingan Komposisi PET dan Kaca Serat

Terhadap Kemuluran ( ) Papan Komposit 29

Gambar 3 Grafik Pengaruh Konsentrasi orto klorofenol (%) Terhadap

Kekuatan Tarik Papan Komposit PET dan Kaca Serat (Kgf/mm2) 30 Gambar 4 Grafik Pengaruh Konsentrasi orto klorofenol (%) Terhadap

Kemuluran Papan Komposit PET dan Kaca Serat (%) 31 Gambar 5 Spektrum FT-IR Polietilena Tereftalat Komersil 32 Gambar 6 Spektrum FT-IR Limbah Polietilena Tereftalat 33 Gambar 7 Spektrum FT-IR Komposit Limbah PET dan Kaca Serat 34 Gambar 8 Spektrum FT-IR Komposit Limbah PET dan Kaca Serat dengan

orto klorofenol 35

Gambar 9 Termogram Analisa DTA Limbah Polietilena Tereftalat 36 Gambar 10 Termogram Analisa DTA Komposit Limbah PET dan Kaca Serat 37 Gambar 11 Termogram Analisa DTA Komposit Limbah PET dan Kaca Serat

(14)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Polietilena tereftalat (PET) adalah poliester termoplastik yang secara luas digunakan dalam bebagai aplikasi yaitu dalam tekstil serat, film, dan produk yang dicetak. Dimana PET tanpa bahan penguat hampir terbatas penggunaannya dalam plastik teknik, PET yang diperkuat serat pendek meningkatkan penggunaanya dalam aplikasi yang lebih luas, seperti lengan kipas kaca mobil, stop kontak lampu, pegangan pada pemanggang, dsb. Salah satu alasan utama dalam penyebaran penggunaan PET adalah kemungkinannya dalam menghasilkan sejumlah kualitas yang berbeda dalam skala luas berat molekul dalam satu multi produk hasil polimerisasi . Selain itu, diantara semua jenis plastik, PET telah mendapat banyak perhatian dalam hal daur ulang, seiring dengan relatif besarnya ketersediaan botol PET. Faktanya, pemisahan botol PET dari kumpulan limbah adalah contoh yang berhasil dalam proses daur ulang polimer. (Pegoretti, 2004)

Komposit adalah suatu sistem bahan yang tersusun dari suatu campuran atau kombinasi dari dua atau lebih konstituen atau makro yang berbeda dalam bentuk atau komposisi bahan yang tidak larut satu sama lainnya. (Schwartz,2004)

(15)

(tailorability). Hal ini menjadi keunggulan daripada bahan yang bukan komposit, di lain pihak sifat komposit tahan terhadap korosi, kekuatan jenis yang tinggi dan tampilan bahan komposit yang ringan yang menjadikan komposit sebagai bahan

pilihan.(http:

Manfaat utama dari penggunaan komposit adalah mendapatkan kombinasi sifat kekuatan serta kekakuan yang tinggi dan berat jenis yang ringan. Dengan memilih kombinasi material serat dan matrik yang tepat kita dapat membuat suatu material komposit dengan sifat yang tepat dan hampir sama dengan kebutuhan sifat untuk suatu struktur tertentu dan tujuan tertentu pula.

Kaca serat adalah material yang paling umum digunakan sebagai serat. Namun, teknologi komposit saat ini telah banyak menggunakan karbon murni sebagai serat. Serat karbon memiliki kekuatan yang lebih baik dibandingkan sebagai penguat untuk banyak produk plastik, material komposit yang dihasilkan dikenal sebagai plastik diperkuat gelas.

Pegoretti (2004), telah menggunakan kaca serat berupa serat pendek untuk memperkuat PET dengan menggunakan proses ekstruksi sebagai proses pencampuran. Zulnari (2007), telah membuktikan bahwa untuk meningkatkan kekuatan komposit secara mekanis dengan menggunakan bahan pembasah orto klorofenol yang meningkatkan adhesi permukaan kaca serat dengan matrik PET. Berdasarkan uraian diatas maka peneliti mencoba memanfaatkan limbah PET sebagai matrik komposit dengan bahan penguat kaca serat melalui proses pencampuran kering dengan penambahan bahan pembasah orto klorofenol.

1.2.Permasalahan

(16)

2. Bagaimanakah pengaruh komposisi kaca serat terhadap sifat fisik dan mekanis komposit.

3. Bagaimanakah pengaruh bahan pembasah orto klorofenol terhadap sifat mekanis komposit polietilena tereftalat dengan penguat kaca serat.

1.3.Tujuan Penelitian

1. Sebagai upaya pemanfaatan limbah berupa botol plastik polietilena tereftalat sebagai matrik pembuatan komposit.

2. Untuk mengetahui pengaruh komposisi kaca serat terhadap sifat fisik dan mekanis komposit.

3. Untuk mengetahui pengaruh bahan pembasah orto klorofenol terhadap sifat mekanis komposit polietilena tereftalat dengan penguat kaca serat.

1.4.Manfaat Penelitian

Adapun hasil penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan suatu komposit dari matrik limbah botol plastik polietilena tereftalat yang memiliki sifat dan kekuatan mekanis yang lebih baik dan dapat menghasilkan suatu bahan baku plastik yang mempunyai nilai tambah yang digunakan dalam bidang industri.

1.5.Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium Kimia Polimer, laboratorium Penelitian Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, serta laboratorium Scanning Elektron Mikroskopi PTKI, serta laboratorium Bea Cukai Belawan.

1.6.Metodologi Penelitian

1. Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium.

(17)

3. Uji mekanis komposit dilakukan dengan pengukuran nilai kekuatan tarik ( t), dan kemuluran ( ).

4. Uji ketahanan termal dengan menggunakan metoda analisa termal deferensial (DTA).

5. Uji perubahan gugus fungsi dilakukan dengan metoda spektroskopi infra merah (FT-IR).

6. Adapun variabel yang digunakan antara lain: Variabel tetap:

- suhu penekanan Variabel bebas:

- konsentrasi orto klorofenol dalam etanol - komposisi PET : kaca serat

Variabel terikat:

- kekuatan mekanis komposit yaitu nilai kekuatan tarik ( t) dan kemuluran ( ).

- Nilai ketahanan termal komposit dari hasil analisa DTA.

- Perubahan gugus fungsi dari hasil analisa spektroskopi infra merah.

1.7.Pembatasan Masalah

1. Limbah plastik yang digunakan adalah limbah plastik polietilena tereftalat yang merupakan limbah dari botol air minum dalam kemasan.

2. Komposisi polietilena tereftalat : kaca serat adalah 9:1 , 8:2 , 7:3 , 6:4 , 5:5. 3. Bahan pembasah yang digunakan adalah orto klorofenol dalam etanol dengan

variasi konsentrasi 1%, 2%, 3%, 4%, dan 5%.

(18)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Material Komposit

Sebuah komposit ialah senyawa yang terbuat dari dua material yang berbeda yang bila digabungkan, memiliki sifat yang lebih superior dari material asli. Sebagai contoh, sebuah komposit akan lebih kuat atau getas dibandingkan dengan komponen individualnya. (

Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda-beda. Dikarenakan karakteristik pembentuknya berbeda-beda, maka akan dihasilkan material baru yaitu komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material-material pembentuknya.

Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:

1. Penguat (reinforcement), yang mempunyai sifat kurang dapat dibentuk tapi lebih kaku serta lebih kuat.

2. Matrik, umumnya lebih dapat dibentuk tetapi mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih rendah.

(19)

berupa kaca serat, serat karbon, dan sebagainya. Serat ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. (

Matrik harus memenuhi fungsi-fungsi sebagai berikut: mengikat serat-serat dan menjaga permukaan tidak rusak, menjaga serat terdispersi dan terpisah, efisien memindahkan tegangan ke serat dengan perekatan dan gesekan , serasi termal dengan penguatnya, serta serasi kimia dengan serat dalam jangka waktu lama.

( Feldman,D., 1995 )

2.2. Plastik

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 )

Plastik sering kali dibagi menjadi 2 golongan yaitu termoplastik dan termoset.

2.2.1. Termoplastik

Dari golongan ini ada 4 bahan komoditas yang terkenal yaitu polietilena (PE), polietilena tereftalat (PET), polipropilena (PP), polistirena (PS) dan polivinil klorida (PVC). Istilah termoplastik ini menunjukkan bahwa bahan-bahan yang termasuk golongan ini melebur jika dipanaskan dan dapat diproses dengan berbagai teknik pencetakan. Pada kelompok ini, bila bahan dipanaskan akan melunak kemudian mencair sehingga dapat diproses sesuai dengan mesin yang digunakan dan akan menghasilkan suatu barang setelah didinginkan. Proses ini dapat dilakukan berulang kali.

2.2.2. Termoset

Dari golongan ini antara lain dikenal alkid, amino dan resin fenolik, epoksi, poliester dan poliuretan tak jenuh. Bahan-bahan dari golongan ini tidak dapat dilebur. ( Hall, 1990 )

(20)

Pada tahun 1992 Whin Field dan Dickson membuat suatu poliester yang mereka sebut polietilena tereftalat. Pemasukkan cincin benzen ke dalam rantai ternyata meningkatkan kekakuan rantai dan juga titik lunaknya, menghasilkan poliester yang sangat berguna bagi pembentukan serat dan plastik. ( Cowd, 1990 )

PET merupakan jenis poliester termoplastik yang umum digunakan sebagai kemasan air minum. Poliester ini keras, kuat, materinya juga stabil dan tidak menyerap air, memiliki sifat baik untuk pelindung terhadap gas dan bahan kimia, kristalinitasnya bervariasi dari bentuk amorf hingga kristalin. PET sangat transparan dan tidak berwarna tetapi dalam bentuk tipis, biasa berwarna putih dan gelap.

Gambar 2.1. Struktur Polietilena tereftalat O O

O C C O CH2 CH2

n

Polietilena tereftalat

PET terbuat dari dimetil tereftalat yang dieraksikan dengan etilen glikol melalui reaksi transesterifikasi yang menghasilkan bis-(2-hidroksietil) tereftalat dan metanol tetapi jika dipanaskan pada suhu 210oC metanol akan menguap. Kemudian bis-(2-hidroksietil) tereftalat dipanaskan hingga 270oC dan reaksinya membentuk polietilena tereftalat dan etilen glikol sebagai hasil akhir. ( Gacther, 1990 )

(21)

Kekuatan regang dari lembaran poli(etilena tereftalat) adalah sekitar 25.000 psi, 2-3 kali daripada film selulosa asetat. Jika daerah spesimen pada titik patah telah diperkirakan, kekuatan regang dari plastik ini sekitar 2 kali dari aluminium dan hampir sama dengan baja lunak.

Kekakuan dari lembar poli(etilena tereftalat) dapat dibandingkan dengan lembaran-lembaran selulosa lainnya, ketahanan sobeknya juga lebih baik daripada selulosa. Kekuatan dari material ini adalah 3-4 kali dibandingkan dengan lembaran plastik lainnya. Kekuatan ini adalah keuntungan terbesar secara aplikasinya.

Kebanyakan plastik-plastik baru yang menggunakan poli (etilena tereftalat) pada beberapa tahun belakangan ini adalah pada botol-botol untuk minuman ringan. Pencetakan biasanya dilakukan pada 2 tahap, dengan pencetakan tampilan injeksi kemudian pembentukan akhir botol. Kedua tahap diorientasikan untuk menyediakan pentingnya kekuatan pada aplikasi, untuk menahan tekanan dari tetesan (pada penambahan tanda pada dasar botol yang diperlukan untuk perlindungan ekstra) dan tekanan internal dari CO2. ( Billmeyer,1984 )

2.3. Bahan Pengisi

Bahan pengisi adalah bahan yang digunakan untuk ditambahkan pada bahan polimer 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 matrik (plastik) campuran fisik, sering dilakukan antara resin termoplastik / karet atau termoplastik / filler.

( Oliver.H.A.T, 1994 )

(22)

Banyak bahan pengisi anorganik yang secara sengaja dicampurkan dalam suatu bahan polimer untuk membentuk plastik yang berperan dalam meningkatkan dispersi permukaan matriks polimer serta dapat memperbaiki sifat mekanis dari bahan polimer sehingga memiliki sifat-sifat mekanis yang lebih unggul. Pemilihan bahan pengisi yang sesuai dengan matrik bahan polimer menjadi suatu ketentuan yang diharuskan untuk mendapatkan suatu bahan polimer baru yang mempunyai sifat mekanis yang unggul. ( Wirjosentono, 1996 )

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 tidak berserat (unfibrous).

Tabel 2.1. Pengelompokan bahan pengisi

Tipe Organik Anorganik

Berserat. Tepung kayu, kapas,

selulosa kayu murni.

Asbestos, kaca serat.

Tidak berserat. Karbon hitam, grafit, serbuk gabus.

Silika, kalsium karbonat, kalsium silikat, mika, barium sulfat, tanah liat. ( Ritchie, 1972 )

(23)

Kaca serat atau sering diterjemahkan menjadi serat gelas adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm – 0,01 mm. Serat ini dapat dipintal menjadi benang atau ditenun manjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resin sehingga manjadi bahan yang kuat dan tahan korosi untuk digunakan sebagai badan mobil dan bangunan kapal. Dan juga digunakan sebagai agen 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.

Salah satu sifat unik dari komposit den zat pengikat anorganik bahwa pembuatannya dapat diadaptasi sesuai dengan biaya akhir dan spektrum teknologi. Hal ini terfasilitasi melalui fakta bahwa tidak dibutuhkan panas untuk mematangkan material anorganik tersebut. Sebagai contoh, di Filipina, komposit anorganik kebanyakan dibuat dengan menggunakan buruh manual dan digunakan untuk perumahan sederhana. Di Jepang, pembuatan komposit yang sama dilakukan secara otomatis, dan digunakan untuk perumahan yang sangat mahal. ( Rowell R.M.,1997 )

2.5. 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 kekuatan yang tinggi dan elastisitas yang baik, sifat ini disebabkan oleh adanya dua macam ikatan dalam bahan polimer, yakni ikatan yang kuat antara atom dan interaksi antara rantai polimer yang lemah.

(24)

Bila suatu bahan dikenakan beban tarikan yang disebut tegangan (gaya persatuan luas), maka bahan akan mengalami perpanjangan (regangan). Kenaikan regangan bahan polimer berbanding lurus dengan tegangan.

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, 1993)

2.6. Analisis Spektroskopi Infra Merah

(25)

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 mengidentifikasi senyawa melalui gugus fungsinya. ( Silver,R.M., 1986 )

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 )

(26)

Analisis termal deferensial atau lebih dikenal dengan istilah (DTA) merupakan salah satu metoda 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, 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., 1990 )

(27)

BAB III

BAHAN DAN METODE PENELITIAN

3.1. Bahan-bahan yang digunakan Tabel 3.1. Bahan-bahan penelitian

Nama Bahan Spesifikasi Merek

Limbah plastik PET Kaca serat

Etanol absolut p.a E.Merck

Orto klorofenol p.a E.Merck

(28)

Nama Alat Spesifikasi Merek

Neraca Analitik Mettler Toledo

Gelas ukur 10 ml Pyrex

Labu Takar 50ml Pyrex

Pipet tetes Aluminium foil

Seperangkat alat cetak tekan Seperangkat alat uji tarik dan kemuluran

Tokyo testing machine MFG

Fourier Transform Infra Red (FTIR)

Shimadzu FTIR-8201PC

Differential Thermal Analysis (DTA)

Shimadzu DT-30

3.3. Prosedur Penelitian

3.3.1. Penyediaan Sampel

1. Penyiapan Limbah PET

Limbah PET direndam dan dicuci sampai bersih lalu dikeringkan kemudian dipotong-potong hingga berbentuk butiran.

2. Penyiapan Kaca Serat

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

3.3.2. Pembuatan Poliblen

1. Pencampuran Limbah PET-Kaca Serat

(29)

2. Pencampuran Limbah PET-Kaca Serat dengan Bahan Pembasah Orto Klorofenol.

Limbah PET dalam bentuk butiran dicampur dengan kaca serat berbentuk serat pendek dengan perbandingan optimal hingga homogen. Masing-masing variasi pencampuran kemudian ditambahkan dengan bahan pembasah orto klorofenol dengan variasi konsentrasi 1%, 2%, 3%, 4% dan 5%.

3.3.3. Prosedur Pembuatan Spesimen

Hasil pencampuran diletakkan dalam lempeng aluminium yang berukuran 15 cm x 15 cm yang telah dilapisi dengan aluminium foil. Lempengan kemudian diletakkan di antara pemanas mesin pencetak tekan yang dipanaskan pada suhu 265oC selama 3 menit tanpa tekanan. Pemanasan dilanjutkan pada suhu yang sama dengan memberikan tekanan 100 kN selama 15 menit. Kemudian lempengan diambil dan didinginkan di dalam air. Perlakuan ini dilakukan untuk masing-masing variasi campuran.

3.3.4. Penyediaan Spesimen dan Karakterisasi Hasil Spesimen

3.3.4.1. Analisa 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:

Gambar.3.1. Bentuk Spesimen Untuk Uji Tarik dan Kemuluran ASTM D-638-72-Type IV.

115 mm

64 mm 6 mm

(30)

2,55 mm

30 mm

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 (L). Data pengukuran tegangan regangan diubah menjadi kekuatan tarik ( t) dan kemuluran ( ).

3.3.4.2. Analisa 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.

3.3.4.3. Analisa Spektroskopi Infra Merah (FT-IR)

(31)

3.4. Bagan Penelitian

3.4.1. Pembuatan Papan Komposit dari perbandingan campuran PET dan kaca serat 9:1 , 8:2 , 7:3 , 6:4 , 5:5.

dipotong menjadi serat pendek

dicampurkan dengan variasi

perbandingan 9:1 , 8:2 , 7:3 , 6:4 , 5:5

Butiran PET Kaca serat

(32)

diletakkan dalam cetakan dengan ukuran 15 cm x 15 cm

dicetak tekan pada suhu 265oC

dibentuk spesimen

dikarakterisasi

3.4.2. Pembuatan papan komposit dari perbandingan optimal PET dan kaca serat dengan penambahan bahan pembasah orto klorofenol

dipotong menjadi serat pendek

dicampurkan dengan perbandingan optimal

ditambahkan orto klorofenol 1% , 2% , 3% , 4% , 5%

Bentuk Film

Spesimen

Uji Tarik

(33)

diletakkan dalam cetakan dengan ukuran 15 cm x 15 cm

dicetak tekan pada suhu 265oC

dibentuk spesimen

dikarakterisasi

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Sifat Mekanik Papan Komposit dengan Variasi Perbandingan Komposisi PET dan Kaca Serat

Pengujian terhadap sifat mekanik yang dilakukan meliputi kekuatan tarik ( t) dan kemuluran ( ). Data hasil pengujian kekuatan tarik dan kemuluran dapat dilihat pada

Hasil Pencampuran

Bentuk Film

Spesimen

(34)

lampiran 4.1, lampiran 4.2, dan lampiran 4.3. Dari data terlihat perubahan kekuatan tarik dan kemuluran pada PET sebelum dan sesudah penambahan kaca serat.

Dari data diperoleh kekuatan tarik dan kemuluran PET sebelum penambahan kaca serat adalah sebesar 2.85 Kgf/mm2 dan kemuluran sebesar 7.07%. Setelah penambahan kaca serat dengan perbandingan komposisi PET dan kaca serat 9:1 terlihat adanya kenaikan pada kekuatan tarik dan kemulurannya yaitu kekuatan tarik sebesar 3.26 Kgf/mm2 dan kemuluran sebesar 8.93% dan maksimum terjadi pada komposisi PET dan kaca serat 7:3 yang memberikan kekuatan tarik sebesar 5.53 Kgf/mm2 dan kemuluran sebesar 12.53%. Hal ini menunjukkan bahwa kaca serat dapat bertindak sebagai bahan penguat pada plastik PET, namun pada perbandingan komposisi PET dan kaca serat 6:4 terjadi penurunan kekuatan tarik dan kemuluran, hal ini dimungkinkan karena telah melampaui titik jenuh dalam pencampuran antara matrik dan bahan penguatnya.

4.2. Pengujian Sifat Mekanik Papan Komposit dengan Variasi Konsentrasi Bahan Pembasah orto klorofenol

Data hasil pengujian kekuatan tarik dan kemulurannya dapat dilihat pada lampiran 4.4, lampiran 4.5, dan lampiran 4.6. Dari data terlihat perubahan kekuatan tarik dan kemuluran pada campuran PET dan kaca serat sebelum dan sesudah penambahan orto klorofenol sebagai bahan pembasah.

(35)

4.3 Analisis Spektrum Infra Merah (FTIR)

Analisis ini bertujuan untuk mengetahui gugus fungsi komponen polimer PET dan gugus fungsi komponen polimer PET setelah dicampur dengan bahan penguat kaca serat dan orto klorofenol. Analisis ini juga memberikan informasi tentang perubahan gugus fungsi dan adanya interaksi secara kimia.

Pada lampiran 4.7 merupakan spektrum hasil analisa untuk PET komersil. Puncak-puncak khas terlihat pada bilangan gelombang 1724 cm-1 untuk gugus C=O, 1400-1600 cm-1 untuk gugus C=C, 2967-2909 cm-1 untuk C-H alifatik dan 3060 cm-1 untuk C-H aromatik ulur. Pada lampiran 4.8 yang merupakan spektrum hasil analisa untuk limbah PET terlihat puncak dengan bilangan gelombang 2968.35 cm-1 yang merupakan puncak serapan C-H alifatik dan serapan gugus C-O untuk ester pada bilangan gelombang 1100.71 cm-1 dan serapan gugus C=O pada bilangan gelombang 1721.74 cm-1 yang merupakan serapan gugus karbonil. Ini membuktikan bahwa sampel yang digunakan adalah berjenis PET.

Pada lampiran 4.8 yang merupakan spektrum hasil analisa untuk PET yang diberi bahan penguat kaca serat masih terlihat serapan C-H alifatik pada bilangan gelombang 2968.06 cm-1 dan serapan gugus C=O pada bilangan gelombang 1717.99 cm-1 yang masih memperlihatkan struktur PET. Pada lampiran 4.9 yang merupakan spektrum hasil analisa untuk campuran PET dan kaca serat setelah diberi bahan pembasah orto klorofenol, serapan gugus C-H aromatik pada 2966.43 cm-1 dan serapan gugus C=O pada bilangan gelombang 1721.48 cm-1 masih terlihat, dan serapan gugus OH pada bilangan gelombang 3431.52 cm-1 yang menunjukkan puncak khas gugus fenol dari orto klorofenol.

Dari ketiga hasil spektrum analisa komposit PET dengan bahan penguat kaca serat memperlihatkan bahwa hasil pencampuran antara PET dan kaca serat hanya merupakan interaksi secara fisik.

(36)

Analisis ini bertujuan untuk mengetahui sifat-sifat termal komponen campuran PET. Analisa termal meliputi temperatur leleh, temperatur terurai dan temperatur terdekomposisi. Pada lampiran 4.10 yang merupakan termogram DTA PET tanpa bahan penguat kaca serat memperlihatkan adanya puncak endotermis pada suhu 220oC. Puncak ini diidentifikasikan sebagai suhu transisi kaca. Sedangkan suhu terdekomposisi terlihat pada puncak eksotermis yang muncul pada suhu 480oC.

Pada lampiran 4.11 yang merupakan termogram DTA PET dengan bahan penguat kaca serat menunjukkan suhu transisi kaca pada suhu 240oC yang ditandai dengan munculnya puncak endotermis pada suhu tsb dan suhu terdekomposisi terlihat pada puncak eksotermis pada suhu 480oC. Sedangkan pada lampiran 4.12 yang merupakan termogram DTA PET dan kaca serat dengan bahan pembasah orto klorofenol memperlihatkan puncak endotermis sebagai suhu transisi kaca yaitu pada suhu 240oC dan suhu terdekomposisi pada puncak eksotermis pada suhu 470oC.

Terjadinya perubahan suhu dari kedua komposit PET sebelum dan sesudah penambahan orto klorofenol bila dibandingkan dengan PET tanpa bahan penguat disebabkan oleh adanya interaksi antara bahan penguat dengan matrik PET. Terlihat bahwa kaca serat meningkatkan suhu transisi kaca pada puncak endotermis. Hal ini menunjukkan bahwa meningkatnya daya ketahanan termal komposit.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

(37)

1. Limbah plastik PET dapat dimanfaatkan dan ditingkatkan penggunaannya yaitu sebagai matrik dalam pembuatan komposit yang kemudian dicampurkan dengan kaca serat yang berfungsi sebagai bahan penguat sehingga menghasilkan komposit yang memiliki kekuatan yang tinggi dalam berat jenisnya yang ringan sehingga dapat digunakan dalam berbagai aplikasi.

2. Perbandingan komposisi PET dan kaca serat sangat mempengaruhi sifat fisik dan mekanis komposit dimana semakin banyak kaca serat yang digunakan akan meningkatkan kekuatan tarik dan kemuluran komposit dan perbandingan komposisi PET dan kaca serat yang paling baik adalah dengan perbandingan 7:3 yang menghasilkan kekuatan tarik 5.53 Kgf/mm2 dan kemuluran 12.53%. 3. Penambahan orto klorofenol sebagai bahan pembasah dapat meningkatkan

sifat mekanis komposit PET dan kaca serat yang dapat dilihat dari kekuatan tariknya yang semakin meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi orto klorofenol yang digunakan dan yang paling baik adalah dengan menggunakan orto klorofenol 4% yang menghasilkan kekuatan tarik 7.33 Kgf/mm2 dan kemuluran 15.87%.

5.1 Saran

1. Pada penelitian selanjutnya agar menggunakan bahan penguat komposit yang lain sebagai alternatif pengganti kaca serat.

2. Dalam penelitian ini bahan pembasah yang digunakan hanya divariasikan konsentrasinya, disarankan peneliti selanjutnya juga memvariasikan volume bahan pembasah dan diharapkan manjadi bahan perbandingan penelitian lebih lanjut.

DAFTAR PUSTAKA

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

(38)

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

Feldman,D.1995.Bahan Polimer Konstruksi Bangunan.PT.Gramedia Pustaka Utama,Jakarta.

Gacther,M.1996.Plastic Additives.3rd edition.Hanser Publisher,New York. Hall,A.C.1990.Polymer Materials.2nd edition.John Wiley & Sons,New York. Harper,A.C.1999. Modern Plastic Handbook.Mc Graw Hill,New York.

tanggal 24 Agustus 2008.

2008.

Hummel,D.O.1985.Infrared Spectra polymer in The Medium and Long Wave Lenght

Region.John Wiley & Sons,London.

Oliver,H.A.T.1999.Metal Gumie and Polymer.Cambridge University Press,London. Pegoretti,A.2004.Recycled Poly(ethylene terephtalate) and Its Short Glass Fibres

Composites : Effects of Hygrothermal Aging on the Thermo-Mechanical Behaviour.University of Trento,Italy

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.Liffe Book Ltd,London.

Rowell,R.M.1997.Paper and Composites from Agro-Based Resources.CRC Lewis Publisher,Florida.

Schlump,H.P.1990.Filler and Reinforcement.In R,Bachter and Muller.eds.Plastics

Additive Handbook.3rd edition.Hansher Publisher Munich,Germany.

Schwartz,M.1984.Composite Materials Handbook.Mc Graw Hill Book,New York. Silver,R.M.1986.Penyelidikan Spektrometrik Senyawa Organik.Edisi ke-4.Penerbit

Erlangga,Jakarta.

(39)

Wirjosentono,B.1996.Analisis dan Karakterisasi Polimer.USU Press,Medan.

Wirjosentono,B.1993.Upaya Pencegahan Pelepasan dan Kontaminasi Aditif

(40)

(41)

No PET : Kaca Serat

Tegangan (Kgf)

Regangan (mm/menit)

Kuat Tarik (Kgf/mm2)

Kemuluran (%)

1 10 : 0 34.2 2.12 2.85 7.07

2 9 : 1 39.1 2.68 3.26 8.93

3 8 : 2 57.4 3.24 4.78 10.80

4 7 : 3 66.3 3.76 5.53 12.53

5 6 : 4 51.3 3.37 4.28 11.23

6 5 : 5 37.3 2.54 3.11 8.47

(42)

(43)

Tabel 2. Data Hasil Pengujian Kekuatan Tarik ( t) dan Kemuluran ( ) Papan Komposit PET dan Kaca Serat dengan Variasi Konsentrasi orto klorofenol

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)