SIFAT FISIS DAN MEKANIK KOMPOSIT POLIMER
DENGAN KOMPOSISI POLIPROPILEN BEKAS, ASPAL,
SERAT PINANG, DAN PASIR HITAM
SKRIPSI
HERDIANA BR PURBA
090801008
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
SIFAT FISIS DAN MEKANIK KOMPOSIT POLIMER
DENGAN KOMPOSISI POLIPROPILEN BEKAS, ASPAL,
SERAT PINANG, DAN PASIR HITAM
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
HERDIANA BR PURBA 090801008
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : SIFAT FISIS DAN MEKANIK KOMPOSIT POLIMER DENGAN KOMPOSISI POLIPROPILEN
BEKAS, ASPAL, SERAT PINANG DAN PASIR
HITAM
Kategori : SKRIPSI
Nama : HERDIANA BR PURBA
Nomor Induk Siswa : 090801008
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA
UTARA
Diluluskan di
Medan, April 2014
Komisi Pembimbing :
Pembimbing I Pembimbing II
(Drs.Aditia Warman, M.Si ) (Tua Raja Simbolon,S.Si,M.Si) NIP. 195705031983031003 NIP. 194704141974121001
Diketahui/ disetujui oleh : Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
PERNYATAAN
SIFAT FISIS DAN MEKANIK KOMPOSIT POLIMER DENGAN
KOMPOSISI POLIPROPILEN BEKAS, ASPAL, SERAT PINANG DAN
PASIR HITAM
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa Kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, 26 Agustus 2014
HERDIANA BR PURBA
PENGHARGAAN
Penulis memanjatkan puji dan syukur atas berkat Allah di dalam nama Tuhan Yesus Kristus yang senantiasa melimpahkan Rahmat dan kasih KaruniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan judul
“Sifat Fisis dan Mekanik Komposit Polimer Dengan Komposisi Polipropilen Bekas, Aspal, Serat Pinang dan Pasir Hitam” guna melengkapi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Fisika pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik dalam bentuk materi, ide, dorongan semangat serta doa yang tulus. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Drs. Aditia Warman, M.Si sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, pikiran, tenaga, dan saran – saran untuk membimbing penulis menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Tua Raja Simbolon,S.Si, M.Si sebagai Dosen Pembimbing yang telah memberikan arahan dan saran kepada penulis untuk menyempurnakan skripsi ini.
3. Bapak Anwar Dharma Sembiring, Dr, MS sebagai dosen wali yang telah memberikan arahan dan saran kepada penulis.
4. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, sebagai Ketua Jurusan Fisika FMIPA USU.
5. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc sebagai Sekretaris Jurusan Fisika FMIPA USU.
6. Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
8. Ucapan terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada Almarhum Bapak saya tersayang Asman Sebastian Purba Tambak Mama saya tercinta Hermina br Situmorang, dan kakak saya (Marlina br Purba Tambak) dan adik-adik saya (Morina br Purba Tambak), (Marasi Tua Purba Tambak), dan (Jhon Riky Marben Purba Tambak) serta keluarga yang telah memberikan dorongan baik moril maupun materi selama penulis kuliah sampai penyelesaian skripsi ini.
9. Teman - teman stambuk 2009 : Harti, Agus Siahaan, Agus Ningsi, Jeni, Helen, Valen, Stevani, Fitri, Vila, Ade, Zannah, Istas, Andico, Zay, Nael, Enra, Soni, Timbul, Eldo, Yosua, Andrian, Silvi, Rieni, Masria, Resdina, Emy, Ferdi, Novi, Calm, Poltak, Weny, Monora.
10.Adik – Adik stambuk 2010/2011/2012 : Usy, Faisal, Jefri Nababan, Wahyu, William, Ivan, Fransisco, Dodi, Lagito, dkk
11.Teman – Teman kos gg.senina : Masrina Siagian, Bg Evan Barus, Feby Naibaho, Kak Rida, Ima, Boy, Ture, Johanis, Andrew, Samuel, dan Judika, dkk
Penulis menyadari bahwa penulisan Skripsi ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan pengetahuan dan ilmu yang dimiliki penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran- saran dari pembaca untuk menyempurnakan skripsi ini. Kiranya Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Penulis,
SIFAT FISIS DAN MEKANIK KOMPOSIT POLIMER DENGAN
KOMPOSISI POLIPROPILEN BEKAS, ASPAL, SERAT PINANG
DAN PASIR HITAM
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang Sifat Fisis dan Mekanik Komposit Polimer Dengan Komposisi Polipropilen Bekas, Aspal, Serat Pinang dan Pasir Hitam. Bahan yang digunakan adalah aspal 10%, PP 10% dan variasi komposisi pasir dan SSP yang dibuat adalah (80:0), (79:1), (78:2), dan (77:3). Untuk mengetahui karakterisasi genteng komposit polimer ini dilakukan pengujian terhadap sifat fisis, dan mekanik. Hasil pengujian nilai kerapatan maksimum ada pada sampel tanpa serat atau sampel 1 (80:0) sebesar 2,49 g/cm3 sementara standar genteng komposit polimer komersil sebesar 1,5 g/cm3. Hasil pengujian daya serap air minimum ada pada sampel tanpa serat atau sampel 1 (80:0) sebesar 4%. Hasil pengujian porositas minimum ada pada sampel 1 (80:0) sebesar 14,4%. Pada pengujian mekanik yang meliputi uji lentur dan impak maksimum berada pada sampel 3 komposisi (78:2) sebesar 2,227 MPa dan 2408,1 J/m2. Dari hasil uji keseluruhan (5 pengujian) pengujian sampel 3 (78:2) merupakan hasil maksimum, Penggunaan Serat Sabut Pinang pada penelitian ini sebagai bahan pengisi genteng komposit polimer belum optimal penggunaanya.
PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF POLYMER
COMPOSITE UTILIZED MIXTURE POLYPROPYLENE RESIN,
ASPHALT, NUT FIBER AND BLACK SAND
ABSTRACT
The research on the Physical and Mechanical Properties of Polymer Composite Utilized Mixture Polypropilene Resin, Asphalt, Nut Fiber and Black Sand. Asphalt material used is 10%, 10% PP and compositional variations of blacksand and SSP are (80:0), (79:1), (78:2), and (77:3). To find out the characterization of polymer composite tile, the physical, and mechanical testing are done. The result of maximum density value is found in the sample without fibers or sample one (80:0) by 2,49 g/cm3, while the standard commercial polymer composite tile is 1.5 g/cm3. The result of minimum water absorption is found in the sample without fibers or sample one (80:0) by 4%. The result of minimum porosity is found in the sample without fibers or sample one (80:0) by 14,4%. In the mechanical testing that includes testing the maximum flexural strength and impact is on the composition of the sample 3 (78:2) by 2,227 MPaand 2408,1 J/m2 (these results are not attached to the commercial tile). From the overall test results (5 tests), testing sample 3 (78:2) has a maximum value, The use of nut fiber in this study as a polymer filler composite tile has not been optimal use.
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan i
Pernyataan ii
Penghargaan iii
Abstrak iv
Abstract v
Daftar Isi vi
Daftar Tabel vii
Daftar Gambar viii
Daftar Lampiran ix
Bab 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Perumusan Masalah 4
1.3 Batasan Masalah 4
1.4 Tujuan Penelitian 4
1.5 Manfaat Penelitian 5
1.6 Sistematika Penulisan 5
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1 Polimer 6
2.2 Komposit 8
2.2.1 Klasifikasi Komposit 9
2.2.2 Pembebanan 11
2.2.3 Daya Serap Air (Water Absorbtion) 12
2.3 Genteng 13
2.3.1 Atap Sirap 14
2.3.2 Atap Genteng Tanah Liat Tradisional 14
2.3.3 Atap Genteng Keramik 14
2.3.4 Atap Genteng Beton 14
2.3.5 Atap Seng 15
2.3.6 Atap Dak Beton 15
2.3.7 Atap Genteng Metal 15
2.4 Aspal 15
2.4.1 Sumber Aspal 16
2.4.2 Kandungan Aspal 16
2.4.3 Jenis-Jenis Aspal 17
2.5 Polipropilena 18
2.5.1 Sifat-Sifat Polipropilena 18
2.5.2 Mampu Cetak 20
2.5.3 Penggunaan Polipropilena 20
2.6 Pinang 20
2.8 Pegujian Sampel 21
2.8.1 Uji Fisis 22
2.8.1.1 Densitas 22
2.8.1.2 Porositas 22
2.8.1.3 Pengujian Daya Serap Air 23
2.8.2 Uji Mekanik 24
2.8.2.1 Uji Lentur 24
2.8.2.2 Uji Impak 25
Bab 3. Metodologi Penelitian
3.1 Peralatan dan Bahan 26
3.1.1 Peralatan 26
3.1.2 Bahan 26
3.2 Prosedur Penelitian 27
3.2.1 Perlakuan pada Serat Pinang 27
3.2.2 Perlakuan pada Polipropilen 27
3.2.3 Perlakuan Terhadap Pasir 27
3.2.4 Pembuatan 28
3.2.4.1 Pembuatan Genteng Polimer 28
3.4 Tempat dan Waktu Penelitian 39
3.5 Diagram Alir Penelitian 30
Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Sifat-Sifat Fisis Genteng Komposit Polimer 31
4.1.1 Hasil Pengujian Densitas 31
4.1.2 Hasil Pengujian Porositas 33
4.1.3 Hasil Pengujian Daya Serap Air 34
4.2 Sifat Mekanik Genteng Komposit Polimer 36
4.2.1 Kekuatan Impak 36
4.2.2 Kekuatan Lentur 38
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan 40
5.2 Saran 41
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
3.1 Komposisi Bahan 29
4.1 Nilai Densitas Genteng Komposit Polimer 31 4.2 Nilai Porositas Genteng Komposit Polimer 33 4.3 Nilai DSA Genteng Komposit Polimer 35
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
4.1 Grafik Hubungan Densitas Dengan dan Tanpa Serat 32 Pinang
4.2 Grafik Hubungan Porositas Dengan dan Tanpa Serat 34
Pinang
4.3 Grafik Hubungan Daya Serap Air Dengan dan Tanpa 35 Serat Pinang
4.4 Grafik Hubungan Kuat Impak Dengan dan Tanpa 37 Serat Pinang
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lamp
1. Lampiran A 38
2. Lampiran B 44
3. Lampiran C 46
SIFAT FISIS DAN MEKANIK KOMPOSIT POLIMER DENGAN
KOMPOSISI POLIPROPILEN BEKAS, ASPAL, SERAT PINANG
DAN PASIR HITAM
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang Sifat Fisis dan Mekanik Komposit Polimer Dengan Komposisi Polipropilen Bekas, Aspal, Serat Pinang dan Pasir Hitam. Bahan yang digunakan adalah aspal 10%, PP 10% dan variasi komposisi pasir dan SSP yang dibuat adalah (80:0), (79:1), (78:2), dan (77:3). Untuk mengetahui karakterisasi genteng komposit polimer ini dilakukan pengujian terhadap sifat fisis, dan mekanik. Hasil pengujian nilai kerapatan maksimum ada pada sampel tanpa serat atau sampel 1 (80:0) sebesar 2,49 g/cm3 sementara standar genteng komposit polimer komersil sebesar 1,5 g/cm3. Hasil pengujian daya serap air minimum ada pada sampel tanpa serat atau sampel 1 (80:0) sebesar 4%. Hasil pengujian porositas minimum ada pada sampel 1 (80:0) sebesar 14,4%. Pada pengujian mekanik yang meliputi uji lentur dan impak maksimum berada pada sampel 3 komposisi (78:2) sebesar 2,227 MPa dan 2408,1 J/m2. Dari hasil uji keseluruhan (5 pengujian) pengujian sampel 3 (78:2) merupakan hasil maksimum, Penggunaan Serat Sabut Pinang pada penelitian ini sebagai bahan pengisi genteng komposit polimer belum optimal penggunaanya.
PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF POLYMER
COMPOSITE UTILIZED MIXTURE POLYPROPYLENE RESIN,
ASPHALT, NUT FIBER AND BLACK SAND
ABSTRACT
The research on the Physical and Mechanical Properties of Polymer Composite Utilized Mixture Polypropilene Resin, Asphalt, Nut Fiber and Black Sand. Asphalt material used is 10%, 10% PP and compositional variations of blacksand and SSP are (80:0), (79:1), (78:2), and (77:3). To find out the characterization of polymer composite tile, the physical, and mechanical testing are done. The result of maximum density value is found in the sample without fibers or sample one (80:0) by 2,49 g/cm3, while the standard commercial polymer composite tile is 1.5 g/cm3. The result of minimum water absorption is found in the sample without fibers or sample one (80:0) by 4%. The result of minimum porosity is found in the sample without fibers or sample one (80:0) by 14,4%. In the mechanical testing that includes testing the maximum flexural strength and impact is on the composition of the sample 3 (78:2) by 2,227 MPaand 2408,1 J/m2 (these results are not attached to the commercial tile). From the overall test results (5 tests), testing sample 3 (78:2) has a maximum value, The use of nut fiber in this study as a polymer filler composite tile has not been optimal use.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pembangunan di Indonesia dewasa ini setiap tahun meningkat dengan pesat, hal ini memerlukan bahan bangunan dalam jumlah yang sangat besar. Khusus penggunaan bahan genteng sebagai salah satu bahan dalam pembuatan perumahan semakin banyak dibutuhkan dan kini bahan genteng yang sering digunakan sangat bervariasi, baik yang dibuat dari bahan keramik, seng, multiroof telah banyak digunakan. Genteng yang menggunakan bahan baku komposit polimer mulai dikembangkan. Material komposit yang berasal dari serat alam kekuatannya tidak kalah dengan material komposit dari logam dan pemanfaatan limbah plastik pun dapat dipergunakan sebagai bahan pendukungnya, (Milawarni, 2012).
Empat jenis sampah plastik yang popular dan banyak diproduksi yaitu, polietilena (PE), polietilena kerapatan tinggi (Hight Density Polyethyene) atau
HDPE, polipropilena (PP), dan asoi. Polipropilena (PP) termasuk salah satu jenis bahan polimer yang memiliki sifat ringan (0.9 g/cm3), kadar air yang rendah (0,01%) tahan terhadap suhu tinggi (150oC), (Hartomo, 1995).
Pemanfaatan sampah plastik merupakan upaya menekan pembuangan plastik seminimal mungkin dan dalam batas tertentu menghemat sumber daya dan mengurangi ketergantungan bahan baku impor. Pemanfaatan sisa olahan plastik dapat dilakukan dengan pemakaian kembali maupun daur ulang. Nilai ekonomis dari bahan yang dianggap limbah tersebut dapat ditingkatkan dengan memberikan masukan ilmu, teknologi permesinan dan lainnya sehingga dapat lebih bermanfaat.
Limbah plastik juga merupakan salah satu permasalan besar dalam pencemaran lingkungan, salah satunya adalah limbah plastik dari bahan polipropilen, bahan ini telah juga dimanfaatkan kegunaannya terutama dengan pola mendaur ulang dengan berbagai kegunaan.
Pemilihan polimer termoplastik jenis polipropilena (PP) sebagai matriks dalam komposit penelitian ini dikarenakan polimer ini mudah diproses, titik leleh relatif tinggi (±170°C), densitas rendah dan termasuk kelompok yang paling ringan diantara bahan polimer, tahan korosi, penghantar panas dan listriknya rendah. Dari sifat dan biaya prosesnya relatif murah, mudah diperoleh di pasaran, serta dapat didaur ulang. Polipropilena digunakan secara luas untuk aplikasi seperti alat-alat keperluan rumah tangga, pipa, komponen mobil (otomotive parts), lantai, dan peralatan militer, (Neni, 2012).
Genteng komposit polimer yang selama ini dijual merupakan barang import dengan harga yang cukup mahal, oleh karena itu penulis mencoba membuat genteng komposit polimer dengan memanfaatkan bahan limbah yaitu limbah plastik dan hasil samping untuk mengurangi biaya produksi sehingga diharapkan mendapatkan genteng komposit polimer yang lebih ekonomis.
Pembuatan genteng polimer juga memerlukan salah satu bahan yang bersifat adhesive, yang mampu mengikat material dari campuran pembuatan genteng. Aspal merupakan salah satu bahan yang mampu bersifat adhesive, karena bahan ini mengandung senyawa hidrokarbon yang dibuat dari bahan sisa minyak bumi. Dalam sebuah seminar IRC (International Roofing Covering)
Pemilihan pasir sebagai filler dalam penelitian ini diharapkan dapat mengubah karakteristik bahan misalnya meningkatkan sifat konduktivitas panas serta penyebarannya, mengeraskan matriks dan membuatnya kaku, mengurangi tegangan internal, mengurangi koefisien muai panas, dan biaya produksi materialnya dapat ditekan, (Neni, 2012).
Untuk mendapatkan hasil genteng yang mempunyai daya ikat baik maka ditambahkan polipropilena sebagai matrik. Dimana keunggulan polipropilena ini adalah bersifat ringan, kuat, daya tembus uap rendah dan stabil terhadap suhu tinggi. Sebagai bahan penguat digunakan serat sabut pinang (SSP) dan agregat sebagai bahan pengisi. Pada penelitian ini akan diteliti variasi komposisi aspal, polipropilena, pasir dan serat sabut pinang untuk mendapatkan komposisi genteng dengan kualitas sesuai standar.
Pinang merupakan tanaman yang sekeluarga dengan kelapa. Dan tanaman ini masih sangat banyak di Indonesia, khususnya di Sumatera Utara. Sementara sampai saat ini penggunaan pinang belum terlalu dikenal di dunia industri. Untuk itu diperlukan kreasi baru dalam pemanfaatan serat pinang guna mengembangkan bahan alam yang masih banyak di Indonesia.
1.2. Perumusan Masalah
Dari uraian diatas maka diperoleh pokok permasalahan sebagai berikut :
1. Apakah serat pinang dapat bercampur secara sempurna dengan aspal, polipropilen dan pasir hitam?
2. Untuk mengetahui persentase manakah yang sesuai untuk menghasilkan genteng polimer dengan sifat mekanik yang sangat baik?
3. Bagaimanakah karakteristik genteng komposit polimer ?
1.3. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Bahan yang digunakan dalam campuran pembuatan genteng komposit polimer adalah aspal dan polipropilena sebagai matrik dengan agregat pasir dan serat sabut pinang (SSP) sebagai pengisi.
2. Komposisi polipropilen 10 % dan aspal 10% adalah tetap dari berat total sampel (360 g), komposisi pasir dan serat sabut pinang (SSP) bervariasi dengan perbandingan (80% : 0%), (79% : 1%), (78% : 2%), dan (77% : 3%).
3. Pengujian sifat fisis meliputi porositas dan uji daya serap air, sifat mekanik meliputi uji kekuatan lentur, dan kekuatan impak.
1.4. Tujuan penelitian
Berdasarkan permasalahan di atas, maka penelitian ini bertujuan untuk : 1. Mengkarakterisasi genteng komposit polimer .
2. Mengetahui pengaruh variasi komposisi serat sabut pinang (SSP) terhadap karakteristik genteng.
1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Memberikan informasi tentang pemanfaatan serat sabut pinang (SSP) dan polipropilen bekas untuk pembuatan genteng komposit polimer.
2. Memberikan manfaat bagi inovasi perkembangan komposit dibidang konstruksi.
3. Sebagai solusi alternatif terhadap permasalahan material genteng komposit polimer yang selama ini menggunakan serat sintetis.
1.6. Sistematika Penulis
Sistematika penulisan pada masing-masing bab adalah : BAB I Pendahuluan
Bab ini mencakup latar belakang penelitian, rumusan masalah, batasan masalah yang akan diteliti, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses pengembilan data, analisa data serta pembahasan.
BAB III Metodologi Penelitian
Bab ini membahas tentang rancangan penelitian, tempat dan waktu penelitian, peralatan dan bahan penelitian, prosedur penelitian serta diagram alir penelitian.
BAB IV Hasil dan Pembahasan Penelitian
Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan anlisa data yang diperoleh dari penelitian.
BAB V Kesimpulan dan Saran
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. POLIMER
Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana, polimer mempunyai struktur dan sifat yang rumit disebabkan oleh jumlah atom pembentuk yang lebih besar dibandingkan senyawa yang berat atomnya rendah. Umumnya polimer dibangun oleh satuan struktur tersusun secara berulang diikat oleh gaya tarik-menarik yang disebut ikatan kovalen, dimana ikatan setiap atom dari pasangan menyumbangkan satu elektron untuk membentuk sepasang electron (Coed, 1991).
Produk polimer tak selalu sederhana. Selain berkandungan utama polimernya, yang dapat bermacam bahkan campuran, juga mengandung zat-zat lain semisal aditif, bahkan air lembaban, sisa monomer sampai pelarut. Produk/plastik merupakan sistem kompleks, berbagai teknik analisis modern maupun klasik dimanfaatkan secara jitu (Hartomo,1995).
Adapun istilah polimer (untuk material plastik) dan elastomer (material elastik, seperti karet) yang digunakan adalah untuk membedakan antara material polimerik dengan elastomerik dan karakter mekanik yang diperlihatkan oleh material-material ini. Resin adalah material yang berasal dari alam. Polimer resin adalah komponen utama dari plastik. Kebanyakan polimer adalah material sintetis yang diizinkan penggunanya untuk peralatan dan diterapkan secara luas, dan saat ini masih terus dikembangkan (Setiabudy,2007).
Material komposit dibangun dari dua atau lebih jenis bahan. Contoh komposit yang terkenal adalah serat gelas (glass fiber) yang dibungkus dengan bahan polimer dan digunakan sebagai kabel komunikasi. Komposit didesain untuk mengkombinasikan karakteristik yang terbaik dari komponen-komponen penyusunnya (Subaer,2008).
Sifat-sifat termik dan mekanik dari polimer sangat berbeda tergantung pada keadaan, Sebagai contoh, kebanyakan molekul rantai memberikan sifat termoplastik dengan menaikkan temperatur, dapat mencair dan mengalir. Bahan tersebut dinamakan polimer termoplastik. Dilain pihak polimer yang struktur tiga dimensinya terkeraskan karena pemanasan, tidak bersifat dapat mengalir lagi karena pemanasan. Bahan tersebut dinamakan resin termoset. Polimer yang dihubung-silangkan secara tepat seperti halnya karet menunjukkan sifat elastomer, dapat berdeformasi karena direnggangkan dan kembali ke asal apabila dilepas. Beberapa diantaranya polimer rantai seperti polietilen, nylon dan sebagainya mempunyai molekul-molekul yang tersusun secara teratur membentuk kristal. Sifat-sifat khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut :
1. Kemampuan cetaknya baik.
Pada temperatur rendah bahan dapat dicetak dengan penyuntikan, penekanan, ekstruksi seterusnya.
2. Produk ringan dan kuat
3. Diantara polimer bersifat isolasi listrik yang baik. Polimer mungkin juga dibuat konduktor dengan jalan mencampurnya dengan serbuk logam butiran karbon dan sebagainya.
4. Baik sekali ketahanannya terhadap air dan zat kimia.
5. Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada cara pembuatannya.
6. Kurang tahan terhadap panas sehingga perlu cukup diperhatikan pada penggunaanya.
9. Mudah termuati listrik secara elektrostatis.
10. Beberapa bahan tahan abrasi atau mempunyai koefisien gesek yang kecil (Milawarni, 2012)
2.2. KOMPOSIT
Komposit adalah bahan hibrida yang terbuat dari resin polimer diperkuat dengan serat, menggabungkan sifat-sifat mekanik dan fisik, Bahan komposit merupakan bahan gabungan secara makro yang didefinisikan sebagai suatu sistem material yang tersusun dari campuran atau kombinasi dua atau lebih unsur-unsur utama yang secara makro berbeda dalam bentuk dan atau komposisi material yang tidak dapat dipisahkan. Material komposit mempunyai beberapa keuntungan diantaranya:
1. Bobotnya ringan
2. Mempunyai kekuatan dan kekakuan yang baik 3. Biaya produksi murah
4. Tahan korosi
Material komposit terdiri dari dua buah penyusun yaitu filler (bahan pengisi) dan matrik. Adapun definisi dari keduanya adalah sebagai berikut:
1. Filler adalah bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit, biasanya berupa serat atau serbuk. Serat yang sering digunakan dalam pembuatan komposit antara lain serat E-Glass, Boron, Carbon dan lain sebagainya. Bisa juga dari serat alam antara lain serat kenaf, jute, rami, cantula dan lain sebagainya.
2. Bahwa matriks dalam struktur komposit bisa berasal dari bahan polimer, logam, maupun keramik. Matriks secara umum berfungsi untuk mengikat serat menjadi satu struktur komposit. Matriks memiliki fungsi:
1. Mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur
3. Mentransfer dan mendistribusikan beban ke serat
4. Menyumbangkan beberapa sifat seperti, kekakuan, ketangguhan dan tahanan listrik (K. van Rijswijk, et.al, 2001)
2.2.1. Klasifikasi Komposit
Berdasarkan matriks yang digunakan komposit dapat dikelompokkan atas:
1. MMC: Metal Matriks Composite (menggunakan matriks logam)
Metal Matriks Composite adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matriks logam. MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada mulanya yang diteliti adalah Continous Filamen MMC yag digunakan dalam industri penerbangan
2. CMC: Ceramic Matriks Composite (menggunakan matriks keramik)
CMC merupakan material dua fasa dengan satu fasa berfungsi sebagai penguat dan satu fasa sebagai matriks dimana matriksnya terbuat dari keramik. Penguat yang umum digunakan pada CMC adalah; oksida, carbide, nitride. Salah saru proses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX yaitu proses pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk pertumbuhan matriks keramik di sekeliling daerah filler.
3. Polymer Matriks Composite (menggunakan matriks polimer)
termoplastik dapat didaur ulang sehingga lebih banyak digunakan belakangan ini. Jenis-jenis termoplastik yang biasa digunakan adalah polypropylene (PP), polystryrene (PS), polyethylene (PE) dan lain-lain.
Berdasarkan serat yang digunakan komposit serat (fiber-matriks composites)
dibedakan menjadi:
1. Fibre composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik. 2. Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik.
3. Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik.
4. Filled composites adalah gabungan matrik continous skeletal
5. Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina.
Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit yaitu:
1. Continuous Fibre Composite
Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriksnya. Tipe ini mempunyai kelemahan pemisahan antar lapisan.
2. Woven Fibre Composite (bi-directional)
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. Discontinous Fibre Composite
Discontinous Fibre Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek. Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 yaitu :
2. Off-axis aligned discontinous fibre
3. Randomly oriented discontinous fibre
Berdasarkan strukturnya komposit dibedakan atas:
1. Particulate Composite Materials (komposit partikel) merupakan jenis
komposit yang menggunakan partikel/butiran sebagai filler (pengisi). Partikel berupa logam atau non logam dapat digunakan sebagai filler. 2. Fibrous Composite Materials (komposit serat) terdiri dari dua komponen
penyusun yaitu matriks dan serat.
3. Structural Composite Materials (komposit berlapis) terdiri dari sekurang-kurangnya dua material berbeda yang direkatkan bersama-sama. Proses pelapisan dilakukan dengan mengkombinasikan aspek terbaik dari masing-masing lapisan untuk memperoleh bahan yang berguna (Neni, 2012).
2.2.2 Pembebanan
Bahan komposit dibentuk pada saat yang sama ketika struktur tersebut dibuat. Hal ini berarti bahwa orang yang membuat struktur menciptakan sifat-sifat bahan komposit yang dihasilkan. Proses manufaktur yang digunakan biasanya merupakan bagian yang kritikal yang berperan menentukan kinerja struktur yang dihasilkan.
Terdapat empat beban langsung utama dimana setiap bahan dalam suatu struktur harus menahannya yaitu tarik, tekan, geser/lintang dan lentur.
1. Tarik
2. Tekan
Sifat daya rekat dan kekakuan dari sistem resin sangat penting. Resin menjaga serat sebagai kolom lurus dan mencegah dari tekukan (buckling).
3. Geser/Lintang
Beban ini mencoba untuk meluncurkan setiap lapisan seratnya. Di bawah beban geser resin memainkan peranan utama, memindahkan tegangan melintang komposit. Untuk membuat komposit tahan terhadap beban geser, unsur resin diharuskan tidak hanya mempunyai sifat-sifat mekanis yang baik tetapi juga daya rekat yang tinggi terhadap serat penguat.
4. Lenturan
Beban lentur sebetulnya merupakan kombinasi beban tarik, tekan dan geser. Ketika beban seperti diperlihatkan, bagian atas terjadi tekan, bagian bawah terjadi tarik dan bagian tengah lapisan terjadi geser.
2.2.3 Daya Serap Air (Water Absorbtion)
Water-absorbtion dalam komposit merupakan kemampuan komposit dalam menyerap uap air dalam waktu tertentu. Water-absorbtion pada komposit merupakan salah satu masalah terutama dalam penggunaan komposit di luar ruangan. Semua komposit polimer akan menyerap air jika berada di udara lembab atau ketika polimer tersebut dicelupkan di dalam air.
kekuatan tariknya. Penurunan ikatan interface komposit menyebabkan penurunan
properties mekanis komposit tersebut. Karena itu, pengaruh dari water-absorption
sangat vital untuk penggunaan komposit berpenguat serat alami di lingkungan terbuka.
Salah satu karakteristik serat alami memiliki kemampuan menyerap air yang lebih besar. Adanya serat alam yang memiliki kemampuan menyerap air sebesar 11%- 12%, menyebabkan komposit berpenguat serat alami dapat menyerap air lebih. Semakin besar fraksi volume serat pada komposit menyebabkan peningkatan water absorpton. Demikian pula ikatan matrik dengan serat membuat adanya celah yang membuat aliran air dapat masuk (Neni,2012).
2.3. GENTENG
Suatu atap berfungsi melindungi terutama terhadap hujan. Tergantung atas sifat alami bangunan, atap itu bisa juga melindungi dari panas, cahaya matahari, dingin dan angin. Jenis-jenis lain dari struktur, sebagai contoh, suatu bangunan untuk kebun, akan melindungi dari dingin, angin dan hujan tetapi bisa tembus cahaya. Suatu rumah bisa diatapi dengan material yang melindungi dari cahaya matahari tetapi tidak menghalangi unsur-unsur yang lain. Setiap jenis penutup atap punya kelebihan dan kekurangangnya masingmasing.
Anda bisa memilihnya dengan mempertimbangkan penampilan, kepraktisan, bentuk dan umur rencananya masing masing. Berikut akan dibahas beberapa jenis yang paling popular saat ini :
2.3.1. Atap Sirap
2.3.2. Atap Genteng Tanah Liat Tradisional
Material ini banyak dipergunakan pada rumah umumnya. Genteng terbuat dari tanah liat yang dipress dan dibakar dan kekuatannya cukup bagus. Genteng tanah liat membutuhkan rangka untuk pemasangannya. Genteng dipasang pada atap miring. Warna dan penampilan genteng ini akan berubah seiring waktu yang berjalan. Biasanya akan tumbuh jamur di bagian badan genteng. Bagi sebagian orang dengan gaya rumah tertentu mungkin ini bisa membuat tampilan tampak lebih alami, namun sebagian besar orang tidak menyukai tampilan ini.
2.3.3. Atap Genteng Keramik
Bahan dasarnya tetap keramik yang berasal dari tanah liat. Namun genteng ini telah mengalami proses finishing yaitu lapisan glazur pada permukaannya. Lapisan ini dapat diberi warna yang beragam dan melindungi genteng dari lumut. Aplikasinya sangat cocok untuk hunian modern di perkotaan.
2.3.4. Atap Genteng Beton
Bentuk dan ukurannya hampir sama dengan genteng tanah tradisional, hanya bahan dasarnya adalah campuran semen PC (Portland Cement) adalah semen yang paling banyak terdapat di pasaran, masyarakat Indonesia biasa menyebut semen abu-abu untuk membedakan dengan semen warna (semen pengisi nat). Bahan baku semen PC adalah batu kapur/gamping berkadar kalsium tinggi yang dimasak dalam tanur bertekanan tinggi dan pasir kasar, kemudian diberi lapisan tipis yang berfungsi sebagai pewarna dan kedap air.
2.3.5. Atap Seng
belum hilang. Setelah itu, atap akan mulai bocor apabila ada bagian yang terserang karat.
2.3.6. Atap Dak Beton
Atap ini biasanya merupakan atap datar yang terbuat dari kombinasi besi dan beton. Banyak digunakan pada rumah-rumah modern minimalis dan kontemporer. Konstruksinya yang kuat memungkinkan untuk mempergunakan atap ini sebagai tempat beraktifitas. Contohnya menjemur pakaian dan bercocok tanam dengan pot. Kebocoran pada atap dak beton sering sekali terjadi. Maka perlu pengawasan pada pengecoran dan pemakaian waterproofing pada lapisan atasnya.
2.3.7. Atap Genteng Metal
Bentuknya lembaran, mirip seng. Genteng ini ditaman pada balok gording rangka atap, menggunakan sekrup. Bentuk lain berupa genteng lembaran. Pemasangannya tidak jauh berbeda dengan genteng tanah liat hanya ukurannya saja yang lebih besar. Ukuran yang tersedia bervariasi, 60-120 cm (lebar),dengan ketebalan 0.3 mm dan panjang antara 1.2-12 m (Rumah Ide,2009).
2.4. Aspal
Rasio persentase antara komponen bervariasi, sehubungan dengan asal-usul minyak mentah dan metode distilasi. Bahkan, aspal sudah dikenal sebelum awal eksploitasi ladang minyak sebagai produk asal alam, yang disebut dalam hal ini adalah aspal asli.
2.4.1. Sumber Aspal
Sumber aspal dari kilang minyak (refinery bitumen). Aspal yang dihasilkan dari industri kilang minyak mentah (crude oil) dikenal sebagai residual bitumen,
straight bitumen atau steam refined bitumen. Isitlah refinery bitumen merupakan nama yang tepat dan umum digunakan. Aspal yang dihasilkan dari minyak mentah yang diperoleh melalui proses destilasi minyak bumi. Proses penyulingan ini dilakukan dengan pemanasan hingga suhu 350oC di bawah tekanan atmosfir untuk memisahkan fraksi-fraksi minyak seperti gasoline (bensin), kerosene
(minyak tanah) dan gas oil.
2.4.2. Kandungan Aspal
Kandungan aspal terdiri dari senyawa asphaltenes dan maltene. Asphaltenes
merupakan campuran kompleks dari hidrokarbon, yang terdiri dari cincin aromatik kental dan senyawa heteroaromatik yang mengandung belerang, serta amina, amida, senyawa oksigen (keton, fenol atau asam karboksilat), nikel dan vanadium.
oksidanya. Dimana unsur-unsur yang terkandung dalam bitumen adalah Karbon (82-88%), Hidrogen (8-11%), Sulfur 6%), Oksigen 1,5%), dan Nitrogen (0-1%).
Dengan demikian maka aspal atau bitumen adalah suatu campuran cairan kental senyawa organik, berwarna hitam, lengket, larut dalam karbon disulfida, dan
struktur utamanya oleh ”polisiklik aromatis hidrokarbon” yang sangat kompak
(Nuryanto, A. 2008).
2.4.3. Jenis – Jenis Aspal
Secara umum jenis aspal dapat diklasifikasikan berdasarkan sumbernya, yaitu sebagai berikut :
1. Aspal alamiah merupakan aspal ini berasal dari berbagai sumber alam, seperti pulau Trinidad dan Bermuda. Aspal dari Trinidad mengandung kira-kira 40% organik dan zat-zat anorganik yang tidak dapat larut, sedangkan yang berasal dari Bermuda mengandung kira-kira 6% zat-zat yang tidak dapat larut. Dengan pengembangan aspal minyak bumi, aspal alamiah relatif menjadi tidak penting.
2. Aspal batuan adalah endapan alamiah batu kapur atau batu pasir yang diperpadat dengan bahan-bahan berbitumen. Aspal ini terjadi di berbagai bagian di Amerika Serikat. Aspal ini umumnya membuat permukaan jalan yang sangat tahan lama dan stabil.
2.5 Polipropilena
Polipropilen merupakan hasil reaksi polimerisasi monomer propilen. PP yang diperdagangkan umumnya dalam bentuk pellet (butiran memanjang). Polipropilen dapat digunakan untuk membuat barang-barang seperti botol, kotak aki, tikar, rafia, dan karung plastik. Bahan baku polipropilen didapat dengan menguraikan petroleum (naftan) dengan cara yang sama seperti pada etilen. Menurut proses yang serupa dengan metoda tekanan rendah untuk polietilen, mempergunakan katalis Zieger – Natta, polipropilen dengan keteraturan ruang dapat diperoleh dari propilen. Polipropilen ataktik tanpa keteraturan ruang dan mempunyai titik lunak rendah dipisahkan oleh ekstraksi dengan pentan dan disisihkan (Ghanie, 2011).
2.5.1. Sifat - Sifat Polipropilen
Sifat – sifat polipropilen serupa dengan sifat – sifat polietilen. Massa jenisnya rendah (0,90 – 0,92 g/cm3). Termasuk kelompok yang paling ringan diantara bahan polimer. Dapat terbakar jika dinyalakan, titik lunaknya tinggi sekali (176°C), kekuatan tarik, kekuatan lentur dan kekakuannya lebih tinggi, tetapi ketahanan impaknya rendah terutama pada suhu rendah.
Sifat tembus cahayanya pada pencetakan lebih baik daripada polietilen dengan permukaan yang mengkilap, penyusutannya pada pencetakan kecil, penampilan dan ketelitian dimensinya lebih baik. Sifat mekaniknya dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan jalan mencampurkan serat gelas. Pemuaian termal juga dapat diperbaiki sampai setingkat dengan resin termoset. Sifat-sifat listriknya hampir sama dengan sifat – sifat listrik polietilen. Ketahanan kimianya kira – kira sama bahkan lebih baik daripada polietilen massa jenis tinggi. Ketahanan retak – tegangannya sangat baik.
untuk diolah dengan perekatan dan pencapan seperti halnya dengan polietilen yang memerlukan perlakuan tertentu pada permukaannya.
Polipropilen merupakan jenis bahan baku plastik yang ringan, densitas 0,90 – 0,92 g/cm3, memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat kurang stabil terhadap panas dikarenakan adanya hidrogen tersier. Penggunaan bahan pengisi dan penguat memungkinkan polipropilen memiliki mutu kimia yang baik sebagai bahan polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan (stress-cracking) walaupun pada temperatur tinggi.
Kerapuhan polipropilen dibawah 00C dapat dihilangkan dengan penggunaan bahan pengisi. Dengan bantuan pengisi dan penguat, akan terdapat adhesi yang baik. Polimer yang memiliki konduktivitas panas rendah seperti polipropilen, kristalinitasnya sangat rentan terhadap laju pendinginan. Misalnya dalam suatu proses pencetakan termoplastik membentuk barang jadi yang tebal dan luas, bagian tengah akan menjadi dingin lebih lambat dari pada bagian luar, yang bersentuhan langsung dengan cetakan. Akibatnya, akan terjadi perbedaan derajat kristalinitas pada permukaan dengan bagian tengahnya.
Polipropilen mempunyai tegangan (tensile) yang rendah, kekuatan benturan (impact strength) yang tinggi dan ketahanan yang tinggi terhadap pelarut organik. Polipropilen juga mempunyai sifat isolator yang baik mudah diproses dan sangat tahan terhadap air karena sedikit sekali menyerap air, dan sifat kekakuan yang tinggi.
2.5.2. Mampu Cetak
Polipropilen mempunyai sifat mampu cetak yang baik seperti halnya polietilen. Seperti telah diutarakan di atas polipropilen mempunyai faktor penyusutan cetakan yang lebih kecil dibandingkan dengan polietilen yang bermassa jenis tinggi, pada kondisi optimal dapat diperoleh produk dengan ketelitian dimensinya baik dan tegangan sisa yang kecil.
2.5.3. Penggunaan Polipropilen
Hampir sama seperti polietilen, popliropilen banyak digunakan sebagai bahan dalam produksi peralatan meja makan, keranjang, peralatan kamar mandi, keperluan rumah tangga, mainan, peralatan listrik, barang – barang kecil, komponen mobil, dan seterusnya. Penggunaan yang luas itu berkat mampu cetaknya yang baik, permukaannya yang licin, mengkilap dan tembus cahaya (Ghanie, 2011).
2.6. Pinang
Pinang merupakan tanaman yang sekeluarga dengan kelapa. Salah satu jenis tumbuhan monokotil ini tergolong palem-paleman. Secara rinci, sistematika pinang diuraikan sebagai berikut:
Divisi : Plantae Kelas : Monokotil Ordo : Arecales
Famili : Arecaceae atau Palmae Genus : Areca
2.7. Pasir Hitam
Merupakan butir-butir batu pecah, kerikil,pasir atau mineral lain, baik yang berasal dari alam maupun buatan yang berbentuk mineral padat berupa ukuran besar maupun kecil atau fragmen-fragmen, pasir hitam ini berwarna hitam dan butirannya halus.
Sifat agregat merupakan salah satu faktor penentu kemampuan perkerasan jalan memikul beban lalu lintas dan daya tahan terhadap cuaca. Agregat, berdasarkan ukuran butirannya dapat dibagi atas 3 bagian, yaitu :
1. Agregat Kasar, adalah agregat dengan ukuran butiran lebih besar dari saringan No.8 (2,36 mm).
2. Agregat Halus, adalah agregat dengan ukuran butiran lebih halus dari saringan No.8 (2,36 mm).
3. Bahan pengisi (filler), adalah bagian dari agregat halus yang minimum 75% lolos saringan No.30 (0,06) (Milawarni, 2012).
2.8. Pengujian Sampel
Untuk mengetahui sifat-sifat suatu bahan, tentu kita harus mengadakan pengujian terhadap bahan tersebut. Ada beberapa jenis uji yang akan dilakukan, yaitu uji fisis yang meliputi uji densitas, porositas dan daya serap air, uji mekanis yang meliputi uji lentur, dan uji impak.
2.8.1. Uji Fisis
2.8.1.1. Densitas
Densitas sampel dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
ρ = ...(2.1)
Dengan :
ρ = kerapatan (g/cm3
) m = massa sampel (g) V = volume sampel (cm3)
2.8.1.2. Porositas
Porositas merupakan proporsi volume rongga kosong. Porositas juga berhubungan langsung dengan kerapatan. Porositas dinyatakan dalam % yang menghubungkan antar volume benda keseluruhan. Berdasarkan ASTM C 373 – 88, porositas sampel dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
Porositas (%) = x ρair x 100% ...(2.2)
Dengan :
P = Porositas (% )
Mj = Massa jenuh sampel (g)
Mk = Massa kering sampel di udara (g)
V = volume sampel (cm3)
2.8.1.3. Pengujian Daya Serap Air
agregat (pori). Pori dalam sampel bervariasi dan menyebar diseluruh butiran. Pori-pori mungkin menjadi reservoir air bebas didalam agregat. Presentase berat air yang mampu diserap agregat dan serat didalam air disebut daya serapan air, sedangkan bnayaknya air yang terkandung dalam agregat dan serat disebut kadar air.
Pengujian daya serap air ini telah dilakukan terhadap semua jenis variasi sampel yang ada, berikut data hasil penimbangan berat sampel kering dan berat sampel basah. Pengujian daya serap air (Water absorbtion) dilakukan pada masing – masing sampel pengeringan. Lama perendaman dalam air adalah selama 24 jam dalam suhu kamar. Massa awal sebelum direndam diukur dan massa sesudah perendaman. Untuk mendapatkan nilai penyerapan air dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
Daya serap air ( Water absorbtion) = x 100%...(2.3)
dimana:
Mb = Massa sampel dalam keadaan basah (g)
Mk = Massa sampel dalam keadaan kering (g)
2.8.2. Uji Mekanik
2.8.2.1 Uji Lentur
Sampel uji berbentuk persegi panjang dengan ukuran 150 mm disesuaikan dengan standart ASTM D – 790. Pengujian Kekuatan Lentur (UFS) dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan polimer terhadap pembebanan. Dalam metode ini metode yang digunakan adalah metode tiga titik lentur. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisan suatu bahan (Ginting Bhengan, 2012).
Beban digantungkan pada beban dan span diletakkan di atas piringan besi. Jarak span diatur 80 mm satu sama lain dan sampel diletakkan ditengah-tengah span. Skala pembebanan maksimum diberi sebesar 100 kgf dan kecepatan 20 mm/menit. Display beban dan regangan tepat pada skala nol.
Kemudian switch dihidupkan bersamaan dengan menekan tombol DOWN. Setelah sampel uji patah, tombol stop ditekan kemudian tombol RECALL untuk memperoleh beban dan regangan maksimum. Dicatat beban atau Load dan stroke (defleksi) yang ditunjukkan oleh alat Electronoic System Universal Tensile Machine. Pada permukaan bagian atas yang dibebani akan terjadi kompresi, sedangkan pada permukaan bawah sampel aka terjadi tarikan. Pada pengujian ini terhadap sampel uji diberikan pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap sampel (Husna,Ismatul, 2011).
Persamaan yang digunakan untuk memperoleh kekuatan lentur yaitu : σ = ...(2.4) Dengan :
2.8.2.2. Uji Impak
Kekuatan impak adalah suatu kriteria penting untuk mengetahui kegetasan bahan polimer. Pengujian impak Charphy, Izod, dalam hal ini sering dipakai. Untuk melihat pengaruh takikan ada cara pengujian dengan takikan pada batang uji. Umumnya kekuatan impak bahan polimer lebih kecil dibandingkan logam.
Pengujian impak ini dilakukan untuk mengetahui ketangguhan sampel terhadap pembebanan dinamis. Prinsip dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi.
Pada pengujian impak ini banyaknya energi yang diserap oleh bahan untuk terjadinya perpatahan merupakan ukuran ketahanan impak atau ketangguhan bahan tersebut, setelah benda uji patah akibat deformasi, bandul pendulum melanjutkan ayunannya hingga posisi h'. Bila bahan tersebut tangguh maka makin mampu menyerap energi lebih besar maka makin rendah posisi h'. Suatu material dikatakan tangguh bila memiliki kemampuan menyerap beban kejut yang besar tanpa terjadinya retak atau terdeformasi dengan mudah (Milawarni,2012).
Kekuatan impak yang dihasilkan (Is) merupakan perbandingan antara energi serap (Es) dengan luas penampang (A).
Is = ...………...………. (2.5)
Dengan :
Is = Kekuatan impak (J/m-2) Es = Energi serap (J)
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Peralatan dan Bahan
3.1.1. Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Ayakan
2. Hot Plate
3. Beaker Glass 250 ml
4. Spatula atau pengaduk batang 5. Cetakan komposit
6. Aluminium foil
7. Neraca Analitik digital 8. Gelas Ukur 50 ml 9. Wadah perendaman
10.Plat tipis
11.Mikrometer Skrup
3.1.2. Bahan
Adapun bahan – bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : 1. Pasir hitam
2. Aspal Iran tipe penetrasi 60/70
3. Polipropilen PP dari (limbah aqua gelas) 4. Xylene
3.2. Prosedur Penelitian
Prosedur percobaan yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
3.2.1. Perlakuan pada Serat Pinang
1. Dipilih serat pinang dengan diameter yang hampir sama 2. Direndam serat pinang dalam air selama 24 jam
3. Dibersihkan serat pinang pada air yang mengalir
4. Dikeringkan serat pinang pada ruang terbuka di bawah sinar matahari 5. Direndam serat pinang dengan NaOH selama 1 jam
6. Dibersihkan serat pinang dari NaOH dengan air mengalir
7. Dikeringkan serat pinang yang telah direndam dengan NaOH pada ruang terbuka di bawah sinar matahari
3.2.2. Perlakuan pada Polipropolen
1. Didapatkan PP bekas yang diperoleh dari limbah gelas minuman aquades yang tidak dipergunakan lagi.
2. Dibersihkan gelas Aqua bekas dengan menggunakan air dicampur deterjen, dibasuh dengan air lalu dikeringkan dibawah sinar matahari. 3. Dipotong PP dengan ukuran 0,5 cm x 0,5 cm.
4. Dicampur PP dengan xylen dan direflux pada suhu 1700C dan menjadi PP cair kemudian dilkeringkan dalam lemari asam 3 hari sampai menjadi PP kering.
5. Digiling PP kering menjadi serbuk siap pakai (PP serbuk).
3.2.3. Perlakuan Terhadap Pasir
1. Diambil pasir hitam dengan menggunakan magnet 2. Dibersihkan pasir dari kotoran
3. Dikeringkan dibawah sinar matahari
3.2.4 Pembuatan
3.2.4.1. Pembuatan Genteng Polimer
1. Ditimbang serat pinang sesuai komposisi yang telah ditentukan dengan menggunakan neraca analitik digital.
2. Dimasukkan aspal ke dalam beaker glass sebanyak 36 g dan dipanaskan dengan suhu 56oC.
3. Ditambahkan polipropilen 36 g dan pasir hitam 288 g, dan serat pinang 0 g lalu diaduk dengan menggunakan pengaduk batang selama 10 menit. 4. Dibersihkan cetakan agar kotoran tidak melekat pada cetakan.
5. Dilapisi kedua Plat besi dengan aluminium foil untuk bagian alas cetakan dan penutup cetakan.
6. Dimasukkan kedalam cetakan 18 cm x 15 cm x 0,7 cm bahan yg sudah dicampur
7. Dipress dengan menggunakan cetak kempa pada suhu 170oC selama 30 menit
8. Didinginkan hasil cetakan selama 30 menit, kemudian hasil cetakan dikeluarkan dari cetakan dan dikeringkan selama 1 hari
9. Dilakukan perlakuan yang sama pada variasi komposisi yang lain (Tabel 3.1)
[image:43.595.129.507.602.731.2]10.Dipotong sampel sesuai ukuran spesimen masing-masing pengujian 11.Dilakukan uji fisis, mekanis untuk mengetahui sampel yang optimal.
Tabel 3.1. Komposisi Bahan
No Sampel Komposisi (%) dari massa total 360 g
PP Aspal Pasir Hitam Serat Pinang
Sampel I 10% 10% 80% 0%
Sampel II 10% 10% 79% 1%
Sampel III 10% 10% 78% 2%
3.4. Tempat dan Waktu Penelitian
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Sifat-Sifat Fisis Genteng Komposit Polimer 4.1.1. Hasil pengujian Densitas
Kerapatan atau massa jenis adalah perbandingan massa terhadap volumenya atau banyaknya massa zat per satuan volume. Kerapatan ini merupakan salah satu sifat fisis yang sangat berpengaruh terhadap kualitas genteng, (Milawarni,2012).
[image:45.595.113.514.483.645.2]Nilai rata-rata uji sampel untuk setiap variasi persentase berat pasir dengan SSP diperlihatkan pada tabel dibawah ini, Data hasil pengujian kerapatan genteng komposit polimer dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.1 . Hasil Pengujian dan perhitungan kerapatan rata-rata dapat dilihat dalam Tabel 4.1 berikut ini :
Tabel 4.1. Nilai Densitas Genteng Komposit Polimer Nomor
Sampel
Persentase Berat
Pasir : Serat Sabut Pinang (SSP)
Densitas (g/cm3) 1 80 : 0 (Tanpa Serat) 2,49
2 79 : 1 2,48
3 78 : 2 2,46
4 77 : 3 2,44
sampel 4, dengan komposisi 77 : 3 sebesar 2,44 g/cm3, sedangkan nilai kerapatan tertinggi didapat pada sampel 1 pada komposisi 80 : 0 sebesar 2,49 g/cm3.
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Densitas Dengan dan Tanpa Serat Pinang
Dari Gambar 4.1 menunjukkan bahwa keberadaan Serat Sabut Pinang mempengaruhi nilai kerapatannya, diantaranya nilai kerapatan yang terendah terdapat pada sampel 4 dengan komposisi 77 : 3 sebesar 2,44 g/cm3, sedangkan nilai kerapatan tertinggi didapat pada sampel 1 dengan komposisi 80 : 0 sebesar 2,49 g/cm3 .
Nilai kerapatan dipengaruhi oleh fraksi volume sampel, terjadinya penurunan kerapatan seiring dengan pengurangan berat pasir dan penambahan berat Serat Sabut Pinang mengakibatkan penambahan fraksi volume, hal ini karena perbedaan kerapatan pasir dan serat, dengan massa yang sama antara pasir dan Serat Sabut Pinang tetapi volume keduanya berbeda sehingga dengan pengurangan pasir dan penambahan Serat Sabut Pinang dalam fraksi berat yang sama dapat menambah volume genteng komposit polimer yang dihasilkan, dan ini
2.49 2.48 2.46 2.44 2.41 2.42 2.43 2.44 2.45 2.46 2.47 2.48 2.49 2.5
0% 1% 2% 3%
De
n
sit
a
s
(g
/c
m
3)
Persentase Serat Pinang (%)
akan mempengaruhi nilai kerapatan genteng ini. Semakin besar volume yang dihasilkan maka nilai kerapatan akan semakin kecil, (Milawarni, 2012)
4.1.2. Hasil Pengujian Porositas
[image:47.595.112.515.311.432.2]Porositas didefinisikan sebagai banyaknya lubang atau pori yang terdapat dalam suatu sampel, porositas dinyatakan dalam satuan %. Besarnya porositas dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.1. Data hasil pengujian dan perhitungan porositas selengkapnya disajikan dalam Tabel 4.1. sebagai berikut :
Tabel 4.2. Nilai Porositas Genteng Komposit Polimer
No
Sampel
Komposisi
Pasir : Serat Sabut Pinang (SSP)
Porositas
(%)
1 80 : 0 (Tanpa Serat) 14,4
2 79 : 1 15,9
3 78 : 2 17,4
4 77 : 3 24,9
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Porositas Dengan dan Tanpa Serat Pinang
Berdasarkan gambar 4.2. terlihat bahwa sampel 4 dengan komposisi serat pinang 3 % memiliki nilai tertinggi dibandingkan dengan sampel 1, 2, dan 3. Hal ini dapat disebabkan pada sampel 4 terdapat rongga atau kekosongan pada sampel tersebut. Porositas juga sangat berpengaruh terhadap kekuatan mekanis suatu bahan karena apabila semakin banyak rongga maka semakin rendah pula sifat mekanisnya.
4.1.3. Hasil Pengujian Daya Serap Air
Daya serap air menunjukkan besarnya persentase air yang terserap oleh sampel yang direndam dengan perendaman selama 24 jam. Air yang masuk terdiri dari air yang langsung masuk melalui rongga-rongga kosong di dalam sampel dan air yang masuk ke dalam partikel-partikel penyusun.
Perhitungan daya serap air menggunakan Persamaan 2.3. Hasil yang didapat dari pengujian daya serap air diperlihatkan pada tabel berikut :
14.4 15.9 17.4 24.9 0 5 10 15 20 25 30
0% 1% 2% 3%
P or os it a s (% )
Tabel 4.3. Nilai Daya Serap Air (DSA) Genteng Komposit Polimer
Nomor
Sampel
Komposisi
Pasir : Serat Sabut Pinang (SSP)
DSA
(%)
1 80 : 0 (Tanpa Serat) 4
2 79 : 1 4,8
3 78 : 2 5,4
4 77 : 3 7,7
Daya serap air sampel yang dihasilkan berkisar antara 4 % untuk komposisi tanpa serat (80 : 0) pada sampel 1 sampai dengan 7,7 % untuk komposisi (77,3) pada sampel 4. sedangkan nilai daya serap air tertinggi terlihat pada sampel 4 dengan komposisi serat pinang 3% yaitu sebesar 7,7 %. Dari Tabel 4.3. dapat dilihat gambar grafik hubungan antara daya serap air dengan persentase berat serat pinang berikut ini :
Gambar 4.3. Grafik Hubungan DSA Dengan dan Tanpa Serat Pinang
Hasil penelitian menunjukkan kadar air terendah terjadi pada sampel 1 komposisi campuran tanpa serat 80 : 0, karena sampel tanpa SSP ini hanya terdapat matrik aspal dan polipropilen sebesar masing-masing 10%. Dimana efektifitas penggunaan polipropilen sebagai matrik cukup baik, sehingga genteng
4 4.8 5.4 7.7 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0% 1% 2% 3%
D a y a S e ra p A ir ( % )
[image:49.595.150.490.386.596.2]komposit polimer ini tidak mudah menyerap air dari lingkungannya. Banyaknya kandungan air dalam kandungan aspal cenderung mengurangi daya tahan campuran aspal karena menyebabkan erosi. Sehingga dengan ditambahkannya bahan polipropilen, persentase daya serap air menjadi lebih kecil.
Ketiadaan serat juga menyebabkan ikatan matrik dan agregat pasir menjadi homogen sehingga cacat yang terbentuk relatif rendah dibandingkan dengan komposit yang menggunakan serat.
Daya serap air tertinggi ada pada sampel 4 dengan komposisi 77 : 3, keberadaan SSP yang bersifat hidrofilik yaitu bahan yang cenderung menyerap air, oleh karena itu dengan kenaikan persentase SSP akan mengakibatkan semakin banyaknya air yang terkandung di dalam sampel selama proses pembuatannya. Daya serap air meningkat seiring dengan penambahan persen berat SSP, hal ini terjadi karena serat ringan dan mempunyai banyak pori, sehingga persen daya serap air lebih besar dari daya serap air tanpa serat.
4.2. Sifat Mekanik Genteng Komposit Polimer
4.2.1. Kekuatan Impak
Uji impak bertujuan untuk menentukan ketangguhan sampel terhadap pembebanan dinamis. Metode impak ini disesuaikan dengan model Charpy,
Tabel 4.4. Nilai Kuat Impak Genteng Komposit Polimer
Nomor
Sampel
Komposisi
Pasir : Serat Sabut Pinang (SSP)
Impak
(J/m2)
1 80 : 0 (Tanpa Serat) 1473,4
2 79 : 1 2175,3
3 78 : 2 2408,1
4 77 : 3 1953,5
Berdasarkan Tabel 4.4. diatas dapat dilihat bahwa nilai porositas kuat impak berada pada interval 1473,4-2408,1 J/m2. Nilai kuat impak terendah terlihat pada sampel 1 dengan nilai impak sebesar 1473,4 J/m2, sedangkan nilai kuat impak tertinggi terlihat pada sampel 3 dengan komposisi serat pinang 2% yaitu sebesar 2408,1 J/cm2, dari Tabel 4.4. dapat dilihat gambar grafik hubungan antara kuat impak dengan persentase berat serat pinang berikut ini :
Gambar 4.4. Grafik Hubungan Kuat Impak Dengan dan Tanpa Serat Pinang
1473.4 2175.3 2408.1 1953.5 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
0% 1% 2% 3%
K
u
a
t
Imp
a
k
(J/
m
2)
Persentase Serat Sabut Pinang (%)
[image:51.595.129.500.408.624.2]Berdasarkan Gambar 4.4 penambahan komposisi serat dapat memperbear kekuatan impak, hal ini sesuai dengan fungsi keberadaan serat sebagai penguat atau penahan bahan.
Pada sampel 3 komposisi 78 : 2, didapat nilai impak yang tertinggi sebesar 2408,1 J/m2. Ini terjadi pada saat penambahan serat 2% dan pengurangan pasir 2 g menjadi 78 % dengan nilai komposisi matrik tetap maka partikel-partikel antar agregat akan terikat satu sama lain oleh aspal dengan baik sesuai dengan fungsi aspal sebagai bahan pengikat yang memberikan ikatan yang kuat antara aspal dan agregat pasir serta sebagai bahan pengisi untuk mengisi rongga antara butir-butir agregat dan pori yang ada antara agregat itu sendiri, sehingga terjadi penguatan ikatan antara matrik dan filler.
Tetapi pada sampel 4 dengan komposisi 77 : 3, semakin menurun kekuatan impaknya karena pada komposisi ini dengan bertambahnya serat dan berkurangnya pasir sementara nilai matrik tetap maka ikatan antara matrik dan Serat Sabut Pinang mulai melemah karena keberadaan serat yang sudah mendominasi sementara komposisi matrik tidak berubah sehingga berkurangnya ikatan antara matrik dan filler. Kurangnya ikatan ini mengakibatkan banyak serat yang terlepas dari matrik . Adanya kecenderungan tidak adanya elemen-elemen penguat ketika terjadinya penambahan filler.
4.2.2. Kekuatan Lentur
Tabel.4.5. Nilai Kuat Lentur genteng Komposit Polimer
Nomor
Sampel
Komposisi
Pasir : Serat Sabut Pinang (SSP)
Lentur
(MPa)
1 80 : 0 (Tanpa Serat) 1,683 Mpa
2 79 : 1 2,084 Mpa
3 78 : 2 2,227 Mpa
4 77 : 3 1,674 Mpa
Tabel 4.5 menunjukkan hasil perhitungan kuat lentur. Nilai kuat lentur yang paling maksimum berada pada sampel 3 dengan komposisi 78 : 2, yaitu sebesar 2,227 MPadan nilai kuat lentur terendah diperoleh pada sampel 4 dengan komposisi serat 77 : 3 yaitu sebesar 1,674 MPa.
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Kuat Lentur Dengan dan Tanpa Serat Pinang
Dari Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa penambahan komposisi serat meningkatkan kekuatan lentur pada sampel 3 dengan komposisi 78 : 2 sebesar 2,227 MPa, dan menurut pada sampel 4 dengan komposisi 77 : 3 sebesar 1,674 MPa. 1.683 2.084 2.227 1.674 0 0.5 1 1.5 2 2.5
0% 1% 2% 3%
K
u
a
t
Le
n
tu
r
(MP
a
)
Persentase Serat Sabut Pinang (%)
[image:53.595.158.503.384.593.2]BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan untuk genteng komposit polimer dengan pengujian sifat fisis dan sifat mekanik sebagai berikut :
1. Karakteristik genteng komposit polimer dapat dilihat dari hasil pengujian nilai kerapatan maksimum pada sampel 1 (80:0) sebesar 2,49 g/cm3. Sementara yang mendekati genteng komersil terdapat pada sampel 4 (77:3) sebesar 2,44 g/cm3 (nilai kerapatan genteng komersil 1,5 g/cm3), Daya Serap Air Sampel 1-4 masih memenuhi SNI genteng beton yaitu dibawah 10%, Dan nilai porositas maksimum sebesar 24,4% berada pada sampel 4 (77 : 3), Pada uji mekanik didapat nilai kekuatan impak maksimum berada pada sampel 3 (78:2) sebesar 2408,1 J/m2 . Hasil uji kekuatan lentur optimum sebesar 2.227 MPa berada pada sampel 3 (78:2).
2. Penggunaan Serat Sabut Pinang dalam penelitian ini sebagai bahan pembuatan genteng komposit polimer belum optimal.
5.2 Saran
1. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan melakukan uji DTMA untuk melihat ketahanan genteng komposit polimer terhadap panas.
2. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan menggunakan serat alam yang belum pernah digunakan sebagai penguat komposit
DAFTAR PUSTAKA
Coed, M.A. 1991. Kimia Polimer. Bandung : Penerbit ITB. Hal. 1
Ghanie .2011.Polipropilene.Universitas Sumatera. Diakses tanggal 09 Februari 2011.
Ginting, Bhengan. 2012. Pembuatan Papan Komposit dengan Menggunakan Kemasan Oli (HDPE) Yang Diperkuat Serat Ijuk. Skripsi FMIPA. Medan : Universitas Sumatera Utara.
Hafizullah,Ahmad.2011.Divinil Benze ne.Aspal/Ahmad%20 Hafizullah. Diakses tanggal 18 Februari 2011
Hartomo, Anton J. 1995. Penuntun Analisis Polimer Aktual. Yogyakarta: Andi Offset. Hal. 1
http://www.wikipedia.co.id/pinang. Diakses pada tanggal 5 Agustus 2013
Husna, Ismatul. 2011. Pemanfaatan Serbuk Ban Bekas dan Styrofoam dalam campuran aspal untuk pembuatan genteng polimer. Skripsi FMIPA. Medan : Universitas Sumatera Utara.
Irfandi,2011. Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Papan Partikel dari Bahan Polipropilen Daur Ulang dan Serbuk Tempurung Kelapa. Tesis FMIPA. Medan : Universitas Sumatera Utara.
K. van Rijswijk, M.Sc, et.al. 2001. Natural Fibre Composites Structures and Materials. Laboratory Faculty of Aerospace Engineering Delft University of Technology
Milawarni,2012. Pembuatan dan Karakterisasi Genteng Komposit Polimer Dari campuran Resin Polipropilen, Aspal, Pasir dan Serat Panjang Sabut Kelapa. Tesis FMIPA. Medan : Universitas Sumatera Utara.
Neni,2012. Pembuatan dan Karakterisasi Genteng Komposit Polimer
Oglesby, c.h.1996.Teknik Jalan Raya .Edisi ke IV.Jilid II.Jakarta : Erlangga.
Rumah Ide.2009.Bahan-Bahan Genteng Atap, (http://www.rumahide.com/tag/atapgenteng.). Diakses tanggal 22 Juli 2009
Setiabudy, Rudy. 2007. Material Teknik Listrik. Jakarta : Universitas Indonesia Press.
LAMPIRAN A
ALAT-ALAT PERCOBAAN
Kempa Panas (hot press) Plat besi dan Cetakan
Beaker Glass Saringan
Wadah Pengaduk bahan dan Spatula Neraca Analitik Digital
LAMPIRAN B
BAHAN-BAHAN PERCOBAAN
Serat Pinang Aspal
Sampel Uji Lentur
LAMPIRAN D
DATA GENTENG KOMPOSIT POLIMER SERAT PINANG
Nomor Sampel
Komposisi (%)
Densitas (g/cm3)
Porositas (%)
Daya Serat Air (%)
Kuat Impak
(J/m2)
Kuat Lentur
(Mpa)
1 10:10:80:0 2,49 14,4 4 1473,4 1,683
2 10:10:79:1 2,48 15,9 4,8 2175,3 2,084
3 10:10:78:2 2,46 17,4 5,4 2408,1 2,227
Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Densitas Genteng
Komposit Polimer Serat Pinang
Nomor Sampel Komposisi (Pasir Hitam : Serat Pinang) % Massa (g) Panjang (cm) Lebar (cm) Tinggi (cm) Volume (cm3)
Densitas (g/cm3)
1 80 : 0 14,40 5,5 1,5 0,7 5,775 2,49
2 79 : 1 14,33 5,5 1,5 0,7 5,775 2,48
3 78 : 2 14,21 5,5 1,5 0,7 5,775 2,46
4 77 : 3 14,10 5,5 1,5 0,7 5,775 2,44
Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Porositas Genteng
Komposit Polimer Serat Pinang
Nomor Sampel
Komposisi (Pasir Hitam :
Serat Pinang) % Massa Jenuh (g) Massa Kering (g) Volume (cm3)
Porositas (%)
1 80 : 0 15,23 14,40 5,775 14,4
2 79 : 1 15,25 14,21 5,775 15,9
3 78 : 2 15,13 14,33 5,775 17,4
4 77 : 3 15,54 14,10 5,775 24,9
Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Porositas Genteng
Komposit Polimer Serat Pinang
Nomor Sampel
Komposisi (Pasir Hitam : Serat
Pinang) % Massa Basah (g) Massa Kering (g) DSA (%)
1 80 : 0 13,06 12,53 4
2 79 : 1 13,20 12,60 4,8
3 78 : 2 13,32 12,64 5,4
