PENCAMPURAN SERBUK PENGGERGAJIAN BATANG KELAPA
DENGAN TERMOPLASTIK POLIPROPILENA UNTUK BAHAN KEMASAN JERIGEN PLASTIK
TESIS
Oleh
EDY SATIANTO
067026009/FIS
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PENCAMPURAN SERBUK PENGGERGAJIAN BATANG KELAPA DENGAN TERMOPLASTIK POLIPROPILENA UNTUK
BAHAN KEMASAN JERIGEN PLASTIK
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Ilmu Fisika pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara
Oleh
EDY SATIANTO
067026009/FIS
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Judul Tesis : PENCAMPURAN SERBUK PENGGERGAJIAN BATANG KELAPA DENGAN TERMOPLASTIK POLIPROPILENA UNTUK BAHAN KEMASAN JERIGEN PLASTIK
Nama Mahasiswa : Edy Satianto Nomor Pokok : 067026009 Program Studi : Fisika
Menyetujui Komisi Pembimbing
(Prof.Drs.Muhammad Syukur,M.Sc) Ketua
(Prof.Basuki Wirjosentono,M.S.Ph.D) (Dra.Nursyamsu,M.S)
Anggota Anggota
Ketua Program Studi, Direktur,
(Prof.Dr.Eddy Marlianto,M.Sc) (Prof.Dr.Ir.T.Chairun Nisa B,M.Sc)
Telah diuji pada
Tanggal : 02 Agustus 2008
__________________________________________________________________
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof.Dr.Eddy Marlianto,M.Sc
Anggota : 1. Prof.Basuki Wirjosentono.M.S.Ph.D 2. Prof.Drs.Muhammad Syukur,M.Sc 3. Dra.Nursyamsu Bahar,M.S
4. Dra.Justinon,M.S
ABSTRAK
Polipropilena yang digunakan titik lelehnya 175 oC dan densitasnya 905
, 0 )
(ρ = . Telah dilakukan blend polipropilena ( PP ) dengan serbuk penggergajian batang kelapa ( SPBK ) dan diperoleh perbandingan terbaik PP/SPBK ( 90 : 10 ) .
Karakterisasi mekanik blend PP/ SPBK ternyata meningkatkan tegangan (σ ) modulus tarik ( E ) , tetapi menurunkan regangan (e). Dari analisa termal menunjukkan bahwa pencampuran PP dengan SPBK tidak mempengaruhi tempratur gelas dan titik leleh PP , tetapi menaikkan tempratur gelas Jerigen plastic Industri ( JPI ) .
Berdasarkan data hasil uji karakteristik terhadap bahan komposit PP/ SPBK dengan bahan PP serta JPI sebagai pembanding ternyata komposit PP/SPBK dapat meningkatkan kekuatan tarik bahan komposit.
ABSTRACT
The applied polypropylene the melting point is 175° C and the density ( ) =
0,905. Blended polypropylene ( PP ) with saw dust of coconut trunk ( SPBK ) has been experimented, and the best comparison of PP/SPBK is 90 : 10.Mechanical characteristicof blended PP/SPBK obviously improves the tension ( ) modulus ofelasticity ( E ) , but reduces tensile strength ( e ).
Thermal analysis shows blending of PP and SPBK does not influence glass temperature and melting point of PP, but increases glass temperature of industrial plastic jerrycan ( JPI ).
Based on the data of characteristic test result on composite material of PP/SPBK with PP and JPI materials as the standard of comparison it is obvious that PP/SPBK composites can improve the tensile strength of the composite material.
Key word : Polypropylene, composite, saw dust coconut trunk, industrial plastic jerrycan.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas kasih dan karunia Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan tesis ini.
Tesis ini merupakan tugas akhir penulis untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
1. Bapak Prof.Drs..Muhammad Syukur, M.Sc, dan Bapak Prof.Basuki Wirjosentono,MS,Ph.D selaku pembimbing I dan II yang telah memberi kan bimbingan, motivasi dan arahan kepada penulis.
2. Ibu Dra.Nursyamsu Bahar,MS selaku pembimbing III yang telah membantu penulis dalam memberikan data-data yang akurat.
3. Bapak Prof.Dr.Eddy Marlianto M.Sc selaku ketua Program Studi yang telah mengesahkan tesis ini.
7. Pemprovsu yang telah memberikan bantuan finansial dalam bentuk beasiswa sehingga penulis dapat mengikuti Program Magister di USU Medan.
8. Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof.Dr.Chairuddin P Lubis, DTM & H,Sp.A (K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program Magister.
9. Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Prof.Dr.Ir.T. Chairun Nisa B,M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
10. Ramzah Ram, Sunaryo, Maryono yang telah memberikan perhatian kepada penulis dalam menyusun tesis ini.
Dan akhirnya penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua, Satimin Aziz dan Ng.Ningsih yang tercinta, serta Rosdiana isteri dan anak-anakku, Faisal, Dika, Ayu, Sheilla dan Dina yang tersayang, yang telah memberikan dorongan moral serta doa restu kepada penulis selama kuliah hingga selesainya tesis ini.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa melimpahkan rahmat dan karuniaNya,dan penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian selanjutnya demi kemajuan bersama.
Medan, 2 Agustus 2008 Penulis
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama lengkap berikut gelar : Drs.Edy Satianto
Tempat dan tanggal lahir : K.Jahe, 19 Desember 1962
Alamat rumah : Jl. Bintara No.20 Binjai Kode Pos 20714 Telepon : (061) 8820725
Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 5 Medan Alamat Kantor : Jl. Pelajar No.17
Telepon : (061) 7360664
DATA PENDIDIKAN
DAFTAR ISI
2.1.1. Struktur dan Kristalinitas Polipropilena….………...…4
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman 1. Perbandingan Sifat Fisik dan Termal Polipropilena ………… 7 2. Sifat Kimia dan Komposisi Serbuk Penggergajian Batang
Kelapa ………. 16
3. Hasil Uji Mekanik Spesimen ( ASTM D 638 Type IV ) …… 23 4. Tegangan Tarik, Regangan , dan Modulus Tarik ………….. 24 5. Daftar suhu yang terdeteksi pada uji DTA bahan Komposit
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
1. Kurva Tegangan –Regangan Bahan Polimer………..……..…. 9
12. Kurva Tegangan – Regangan SPBK 50% - 5 menit dan SPBK
50% - 10 menit………..48 Kurva Tegangan – Regangan SPBK 50% - 15 menit dan SPBK
50% - 20 menit………..48 13. Kurva Tegangan – Regangan SPBK 50% - 25 menit………...49 14. Foto Ekstruder dan Hot Press……….…………..50 15. Foto Alat Uji Tarik dan Foto Komposit PP-SPBK 10%
PP 100% dan JPI 100%... 51 16. Foto Alat Scanning Electron Microscopy dan Foto Alat
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Industri kemasan plastik (jerigen) kini mendapat persoalan menyangkut kemasannya ketika diisi dengan media, dimana masih didapatkan kegagalan daya tahan terhadap beban tekan, beban tarik dan beban impak pada proses transportasi. Kegagalan fungsi sebuah jerigen dalam mempertahankan keutuhan isi didalamnya perlu dicegah. Ada beberapa cara untuk meningkatkan kualitas jerigen, salah satu cara yaitu jerigen diberikan bahan tambahan sebagai bahan pengisi.
Persoalan yang paling penting dari sebuah jerigen adalah jaminan tentang isi didalamnya sampai ke tangan konsumen. Cara menjamin keutuhan tersebut adalah dengan menggunakan jerigen yang dibuat dengan kekuatan yang memadai dan dari bahan food grade khususnya untuk jerigen industri. Jerigen yang mempunyai kekuatan yang memadai merupakan bagian yang terpenting bagi pengguna,karena jaminan keutuhan media didalamnya sangat tergantung pada wadahnya.Cara melindungi media tersebut adalah dengan menggunakan kemasan antara lain jerigen yang kekuatannya terukur menurut standar.
tersedia melimpah dan belum dimanfaatkan secara optimal, kemudian membentuk bahan komposit plastik.
Selain itu bahan komposit plastik polipropilena dengan serbuk limbah padat dimungkinkan untuk mencari alternatif bahan polimer sebagai penguat sehingga diperoleh bahan baku kemasan plastik (jerigen) dengan harga yang murah, kualitas unggul, tidak merusak kesehatan dan ramah lingkungan.
Serbuk limbah padat seperti serbuk penggergajian batang kelapa merupakan bahan alternatif yang sampai saat ini belum dimanfaatkan secara optimum.Sehingga dalam penelitian ini akan dikembangkan modifikasi polipropilena-serbuk peng gergajian batang kelapa yang diharapkan dapat meningkatkan kekuatan mekanisnya secara pencampuran membentuk bahan komposit plastik.
1.2. Perumusan Masalah
Pada penelitian ini akan dicoba dikembangkan peningkatan kualitas jerigen dengan mencampurkan serbuk penggergajian batang kelapa dengan polipropilena yang dapat dilakukan didalam mesin pencampur (ektruder).
Untuk tujuan tersebut masalahnya adalah sebagai berikut :
1. Apakah serbuk penggergajian batang kelapa (SPBK) dapat digunakan sebagai
penguat bahan komposit dari polipropilena.
3. Bagaimana kartakteristik bahan komposit antara polipropilena dengan serbuk penggergajian batang kelapa sebagai pengganti bahan jerigen plastik.
1.3. Tujuan Penelitian
Berdasarkan masalah diatas, maka tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengolah Serbuk Penggergajian Batang Kelapa untuk dapat digunakan sebagai penguat plastik Polipropilena.
2. Mengoptimasi prosedur pencampuran polimer PP dengan SPBK secara ektrusi untuk menghasilkan bahan komposit yang homogen.
3. Mendapatkan gambaran karakteristik bahan komposit PP dengan SPBK dengan membandingkan terhadap jerigen komersial.
1.4. Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai pencampuran optimal bahan matriks polipropilena dengan pengisi serbuk peng gergajian batang kelapa terhadap sifat mekanik bahan komposit jerigen plastik yang dihasilkan.
1.5. Lokasi Penelitian
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Polipropilena
Polipropilena merupakan bahan termoplastik yang paling banyak beredar di pasaran karena harganya yang murah dan penggunaannya yang luas.
Industri polipropilena berkembang dengan pesat setelah dikembangkannya proses dengan menggunakan katalis ziegler. Katalis ini merupakan katalis khusus yang menghasilkan polipropilena dengan struktur stereoregular yang membentuk
d. Ketahanan yang baik terhadap panas dan bahan kimia serta mempunyai sifat listrik yang baik.
2.1.1. Struktur dan Kristalinitas Polipropilena
Polipropilena merupakan hasil sampingan dari penyulingan minyak bumi (alkalyte gasoline) berupa gas. Polipropilena merupakan salah satu monomer dari polimer poliolefin dan disebut juga vinil tak jenuh yang monomernya adalah :
CH2 = CH
CH3
Polipropilena dibentuk dari monomer ini melalui proses polimerisasi yang dapat diilustrasikan secara skema sebagai berikut :
Dalam struktur polimer, atom-atom karbon yang terikat secara tetrahedral membentuk sudut 109,50 dan membentuk suatu rantai zigzag.
Untuk polipropilena, bentuk zigzag planar tiga dimensi dapat terjadi dalam tiga susunan yang berbeda, tergantung pada posisi relatif group metil.
Ketiga susunan tersebut adalah :
1. Isotaktik ( group metil pada satu sisi dari bidang )
3. Ataktik ( group metil secara acak dempet ke setiap sisi ) menghasilkan polipropilena isotaktik sebesar 90 %. Adanya group metil dapat menahan gerakan dari molekul-molekul dan kristalinitas yang diperoleh melebihi 65-70 %. Tingkat stereoregularitas tergantung pada banyak faktor yaitu type logam yang digunakan sebagai katalis, struktur kristal dan keadaan oksidasi dari polimer tersebut. Pada beberapa system, kecepatan reaksi dan tingkat stereoregularitas ditingkatkan dengan penambahan donor elektron pair seperti amina ( Kent, A., James, 1992 ).
Polipropilena ataktik bersifat kurang stereoregular yang merupakan suatu cairan lembut, transparan dan kental. Polimer ini mempunyai sedikit kegunaan yaitu sebagai pelembut untuk polimer lain.
Perbandingan sifat fisik dan termal polipropilena tanpa bahan pengisi dan polipropilena dengan bahan pengisi talk 40%, dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel : 1. Perbandingan Sifat Fisik dan Termal Polipropilena Termal dan fisik properti dari
Ketiga bentuk polipropilena tersebut pada dasarnya berbeda satu dengan yang lainnya. Suatu stuktur yang teratur memiliki kecenderungan yang lebih besar untuk berkristalisasi daripada struktur yang tidak teratur. Jadi struktur yang isotaktik dan sindiotaktik cenderung untuk lebih kristalin dari pada bentuk ataktik.
berkristalisasi bila polimer cair didinginkan dibawah titik lumer dan perluasan kristalisasi untuk suatu polimer tertentu. Faktor-faktor tersebut dapat berupa variabel-variabel pemprosesan seperti laju pendinginan, kehadiran orientasi dalam lumer dan temperature lumer.
2.1.2. Hubungan antara Sifat Fisis, Sifat Mekanis dan Struktur Polipropilena
Sifat-sifat polimer dikontrol terutama oleh komposisi kimia dasar material, akan tetapi juga sangat tergantung pada mikrostruktur yang mendesain molekul-molekul. Akibat pergerakan termal dari satuan-satuannya, rantai polimer dapat mengalami konformasi bervariasi. Konformasi berarti susunan yang dapat berubah akibat rotasi dari atom-atom sekitar ikatan tunggal.
Polipropilena ataktik adalah suatu polimer yang memiliki modulus rendah, relatif lemah dan memiliki ketangguhan rendah.
Sifat ini disebabkan oleh :
1. Ikatan antar molekul-molekul adalah ikatan Vander Walls 2. Suhu transisi kaca dari polipropilena ataktik adalah -200 C 3. Keadaan dasar rantai membuatnya sulit untuk berkristalisasi
Beberapa sifat tegangan-regangan dalam polimer secara umum adalah : garam tetapi dapat diserang oleh zat pengoksidasi seperti HNO3 ( Seymour, R.,
tinggi atau dengan menggunakan temperatur, cahaya matahari. Dengan adanya antioksidan, penstabil UV masalah ini dapat dikurangi ( Kent, A., James, 1992 ).
mempunyai daya tahan terhadap kerusakan.Polipropilena komersil banyak digunakan untuk alas karpet.
Karena polipropilena kuat, ringan dan tahan terhadap suhu dan mikroorganisme, polipropilena dapat digunakan sebagai pengganti fiber alami dalam kabel plastik.
Bahan dari polipropilena pada beberapa gas tertentu seperti oksigen dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan melaminatingnya dengan film yang memiliki bahan yang lebih baik seperti polivinil-idene klorida. Bahan film yang telah delaminating, sebagian besar digunakan untuk membungkus roti, makanan ringan dan makanan yang dibekukan ( Kent, A., James, 1992 ).
Polimer mempunyai bermacam-macam sifat mekanis,salah satunya adalah kuat tarik yang berperan penting dalam karakterisasi bahan polimer.
Besarnya kuat tarik dapat diperoleh dari kurva aluran tegangan terhadap jarak perpanjangan atau terhadap regangan. Kurva tegangan-regangan ini mem berikan banyak petunjuk untuk kelakuan mekanis polimer,misalnya perubahan dalam struktur polimer. Sifat mekanik ini timbul karena adanya hubungan yang erat antara atom-atom dalam rantai berupa ikatan kimia primer, dan gaya antar molekul yang merupakan ikatan kimia sekunder (Rudianto,1990).
2.2. Karakterisasi
Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui dan menganalisa campuran polimer. Karakterisasi yang dilakukan berupa uji tarik, Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Diffrensial Thermal Analysis (DTA).
2.2.1. Kekuatan Tarik
Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer yang terpenting dan sering digunakan untuk karakteristik suatu bahan polimer. Kekuatan tarik suatu bahan didefenisikan sebagai besarnya beban maksimum (Fmaks) yang digunakan untuk memutuskan spesimennya bahan dibagi dengan luas
penampang awal (A0).
2.2.2. Regangan
Pertambahan panjang yang terjadi akibat kakas yang diberikan pada sampel sehingga pertambahan panjang sample setiap satuan atau perbandingan antara pertambahan panjang mula-mula disebut regangan atau :
Regangan ini biasanya dinyatakan dalam 100% dan ini merupakan ukuran kekenyalan. Perbandingan kakas dengan sampel terhadap luas permukaan penampang lintang pada saat pemberian kakas disebut regangan (strain).
2.2.3. Modulus Tarik
Modulus Tarik adalah perbandingan antara tegangan tarik dan regangan.
E =
Dalam bentuk persamaan :
………(2.3 )
2.2.4. Scanning Electron Microscopy ( SEM )
pada spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar x, elektron sekunder, elektron auger dan absorbsi elektron.
Teknik SEM pada hakekatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 m dari permukaan. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan gambar tofografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan.Gambar tofografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektor dan diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas yang menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya gambar dimonitor dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula direkam ke dalam suatu disket.
Sampel yang dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai permukaan dengan konduktivitas tinggi, karena polimer mempunyai konduktivitas rendah, maka bahan perlu dilapisi dengan bahan konduktor ( bahan pengantar ) yang tipis. Bahan yang biasa digunakan adalah perak, tetapi jika dianalisa dalam waktu yang lama, lebih baik digunakan emas atau campuran emas dan palladium.
2.2.5. Differensial Thermal Analysis ( DTA )
atau sampel dengan senyawa pembanding sebagai fungsi temperatur. Perubahan panas yang dicatat dalam metode ini adalah akibat kehilangan atau penterapan panas karena adanya reaksi dalam sampel baik eksotermis maupun endotermis. Jika H ( reaksi endotermis ) maka temperatur sampel akan lebih rendah dari pembanding, sedangkan jika H negatif ( reaksi eksotermis ) maka temperatur sampel akan melebihi senyawa pembanding.
2.3. Kayu Batang Kelapa (KBK)
Tabel : 2. Sifat Kimia dan Komposisi Serbuk Penggergajian Batang Kelapa
Komponen Kimia Komposisi
Kadar Abu 2,33
Kadar Lignin (Metode Klason) 23,49 Kadar Sari 4,90 Kadar Alfa Selulosa 11,72 Kadar Pentosan sebagai Hermiselulosa 24,00 Kelarutan dalam NaOH 1 % 32,48
2.4. Jerigen Plastik Industri
Jerigen Plastik Industri ( JPI ) merupakan suatu produk jerigen dengan berbagai macam model ( bentuk ), ukuran dan kualitas. Contoh jerigen plastik industri yang diproduksi oleh suatu perusahaan dapat dilihat pada gambar 2
( a ) ( b )
Salah satu pemanfaatan JPI adalah sebagai kemasan yang berisi produk industri seperti minyak goreng. Dalam penelitian ini jenis jerigen plastik industri yang digunakan sebagai pembanding berukuran 2,5 liter, seperti ditunjukkan pada gambar 2 ( b ).
BAB III
b. Serbuk Penggergajian Batang Kelapa (SPBK) ukuran kehalusan 180 MESH c. Jerigen Plastik Industri (JPI)
3.3. Penyediaan Sebuk Penggergajian Batang Kelapa
3.4. Pembuatan Campuran Polimer
Pencampuran Polipropilena (PP) dengan Serbuk Penggergajian Batang Kelapa (SPBK) dilakukan dengan menggunakan metode ekstrusi pada temperatur 1780 C. Rasio PP : SPBK adalah 100 : 0 , 90 : 10 , 80 : 20 , 60 : 40 dan 50 : 50 .
Pembuatan Komposit Polipropilena dengan Serbuk Penggergajian Batang Kelapa
PP, SPBK diekstrusi pada suhu 1780 C. Hasil campuran polimer akan diperoleh campuran polimer polipropilena / serbuk penggergajian batang kelapa.Campuran dicetak tekan panas pada suhu 1780 C akan didapat film campuran polimer lalu dicetak menjadi spesimen.
Film campuran yang telah menjadi spesimen selanjutnya dikarakterisasi dengan uji tarik,uji DTA dan SEM,didapatkan data hasil penelitian.
3.6. Pembuatan Film Spesimen
3.7. Analisis dan Karakterisasi
Film campuran polimer digunakan untuk karakterisasi DTA, SEM dan uji sifat mekanik. Pengambilan foto permukaan campuran untuk melihat morfologi polimer dilakukan dengan menggunakan alat SEM. Uji sifat mekanik dengan menggunakan alat Tensile Meter Testing Machine untuk uji tarik.
Pengujian ini dilakukan untuk menentukan kekuatan saat putus dan daya regang campuran.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil
Telah dilakukan blending polipropilena dan serbuk penggergajian batang kelapa dengan variasi dan blend PP/SPBK (100 : 0 ), ( 90 : 10 ), ( 80 : 20 ), ( 70 : 30 ), ( 60 : 40 ) dan ( 50 : 50 ). Kemudian optimasi denga uji tarik untuk menentukan perbandingan blend PP/SPBK yang terbaik. Dari uji mekanik dapat ditentukan tegangan tarik, regangan dan modulus tarik. Tegangan tarik dan modulus tarik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.1 dan 2.2)
4.2. Pembahasan
4.2.1. Uji Mekanik
Untuk mengetahui peningkatan kekuatan tarik, maka dilakukan uji tarik matriks polipropilena 100 % dan jerigen plastik industri sebagai pembanding.
Tegangan tarik, regangan dan modulus tarik ditentukan oleh persamaan (2.1), (2.2) dan (2.3).Hasil perhitungan diatas dapat dilihat pada tabel dibawah ini
Dari hasil uji tarik komposit diperoleh perbedaan kandungan bahan pengisi terhadap nilai kekuatan tarik bahan komposit, seperti terlihat pada Tabel 5
Kekuatan tarik bahan komposit menurun dengan naiknya kandungan bahan pengisi serbuk penggergajian batang kelapa terhadap matriks polipropilena. Penurunan nilai kekuatan tarik ini disebabkan rendahnya sifat adhesi bahan matriks polipropilena, selain itu sifat kepolaran bahan matriks dan bahan pengisi yang berbeda menghalangi terjadinya interaksi antara keduanya.
Dua hal yang dibutuhkan pada bahan untuk memperkuat bahan komposit agar membentuk produk yang efektif yaitu komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi dari matriksnya dan harus ada ikatan permukaan yang kuat antara komponen penguat dan matriks. Tanpa adanya factor tersebut penambahan bahan penguat dapat menurunkan nilai kekuatan tarik bahan komposit yang dihasilkan ( Harjadi 2000 ).
Dari hasil uji tarik yang telah dilakukan maka diperoleh tiga sampel yang memiliki kondisi optimum yaitu :
1. Sampel PP 100 % hasilcetak tekan panas selama 10 menit sebagai kontrol 1 2. Sampel JPI 100 % hasil cetak tekan panas selama 20 menit sebagai kontrol 2 3. Sampel komposit PP / SPBK ( 90 : 10 ) hasil cetak tekan panas selama 25
menit
Gambar : 5. Kurva Tegangan-Regangan PP 100% - 10 menit
Gambar : 6. Kurva Tegangan-Regangan JPI 100% - 20 menit
4.3. Hasil Uji SEM Spesimen
Data SEM merupakan photo serbuk yang diambil dari patahan bahan komposit yang telah ditarik. Bahan komposit yang diambil untuk photo SEM adalah dari komposit dengan kandungan serbuk pengisi 10%. Data SEM diambil untuk bahan komposit polipropilena dengan pengisi serbuk penggergajian batang kelapa.
(a)
(a) (b)
Gambar : 9. (a) Permukaan JPI Sebelum Uji Tarik (b) Permukaan JPI Pada Daerah Patahan Sesudah Uji Tarik
(a) (b)
Scanning Electrone Microscopy membantu untuk mengetahui bentuk dan perubahan permukaan dari suatu bahan. Photo SEM ( photo 8 – photo 10 ) merupakan photo sebelum dan setelah uji tarik.
4.4. Hasil Uji DTA Spesimen
Karakteristik termal memegang peranan penting terhadap sifat suatu bahan karena berkaitan erat dengan struktur dalam bahan itu sendiri. Suatu bahan bila dipanaskan akan terjadi perubahan struktur yang mengakibatkan adanya perubahan dalam kapasitas panas atau energi termal bahan tersebut. Teknik analisa termal digunakan untuk mendeteksi perubahan fisika (penguapan) atau kimia (dekomposisi) suatu bahan yang ditunjukkan dengan penyerapan panas (endotermik) dan pengeluaran panas (eksotermik). Proses termal meliputi antara lain proses perubahan fase (transisi gelas), pelunakan, pelelehan, oksidasi, dan dekomposisi.
1. Temperatur Transisi gelas ( glass transition temperature = Tg ) adalah proses perubahan fasa dari bentuk kaca ( glass ) ke semi liquid dari suatu polimer sebelum terjadi kristalisasi.
2. Temperatur pelelehan; saat polimer mengalami pelelehan maka terjadilah perubahan fasa dari padat ke cair, untuk perubahan fasa ini diperlukan sejumlah energi. Perubahan energi ini akan ditampilkan dalam bentuk kurva endotermis sebagai termogram pelelehan.
3. Temperatur dekomposisi; apabila suatu bahan polimer dipanaskan sampai mencapai / mengalami dekomposisi, akan segera diikuti dengan perubahan berat secara mendadak, dalam waktu yang bersamaan juga terjadi pelepasan / pengambilan kalor, pada kurva DTA akan terlihat kurva eksotermis / endotermis.
Gambar 11. Diagram DTA Bahan PP
Gambar 13. Diagram DTA Bahan PP – SPBK
Tabel :5 Daftar suhu yang terdeteksi pada uji DTA bahan komposit Polipropilena (PP – SPBK)
Sampel Temperatur Temperatur Temperatur Transisi Gelas Leleh Dekomposisi ( 0C ) ( 0C ) ( 0C )
PP 100% 160 230 --
JPI 100% 140 230 370 dan 450 PP/SPBK (90 : 10) 160 230 390 dan 420
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan :
1. Penambahan serbuk penggergajian batang kelapa (SPBK) sebagai bahan pengisi matriks polipropilena ( PP ) ternyata menurunkan nilai kekuatan tarik bahan komposit yang dihasilkan
2. Pencampuran polimer PP dengan SPBK secara ekstrusi menghasilkan bahan komposit yang homogen.
3. Uji karakteristik terhadap bahan komposit PP dengan SPBK dapat dijadikan sebagai bahan pengganti jerigen komersial.
5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
Basuki, R. Suratno, 2003, Polymer and Composite Material, Seminar Dosen Temu pada Magister T. Mesin USU, Sentra Teknologi Polimer, Serpong
B. H. Amstead, 1989, Teknologi Mekanik 2, Erlangga, Jakarta
Bill Meyer, W.F, ( 1994 ) “Textbook of Polymer Science”, 3 ed, Jhon Wiley & Son New York
Cowd, M., A., Kimia Polimer, ITB Bandung(1991)
J. M. Garsia - Martinez, O Laguna and EP. Collar (1997 ) : “ Role of Time in batch Process Modification Polipropylene by Maleic anhydride in Melt “
J. App Polymer Science 65, 1320-1333
Joly. C, Gauthier. R, Chabert.B, “Physical Chemistry of the Interface in Polypropilene / Cellulosic-Fibre Composites”,Composite Sciencean Technology 56, (1996 ) 761-765
Kent, A., James, Riegels, Handbook of Industrial Chemistry, Ninth Edition, Van Nostrand Reinhold, New York (1992)
Mark, S., and Naik, J. B., and Patil, Y.P., ( 2000 ). “The Compatibilising Effect of Maleic Anhidride on Swelling and Mechanical Properties of Plant-Fiber.
Moore, G., R., and Kline, D., E., Properties and Processing of Polymer for Engineer, Prentice Hall, Inc (1994)
R. E. Smallman, 1991, Metalurgi Fisik Modern, Edisi ke Empat, Penerbit Gramedia, Jakarta
Rudianto, Studi Pemanfaatan Arang Kayu Akasia Sebagai Bahan Pengisi Kompon Karet Alam SIR 20, FMIPA USU (1996)
Schwartz, M.M, ( 1983 ), “Composite Material Handbook”, Mc.Graw-Hill Book Company, USA
Sitepu, M., Efek Pengerjaan Panas Terhadap Polipropilena, FMIPA USU, Medan (1991)
Sriati Djaprie, 1985, Teknologi Mekanik, Edisi ke Tujuh versi SI, Penerbit Erlangga, Jakarta
Peter A. Thornton, Vito J, Colangelo, 1985, Fundamentas of Engineering Materials, Prentice-Hall International, Inc
Wirjosentono, B. 1995. Analisis dan Karakterisasi Polimer FMIPA USU Press Medan, Indonesia.
LAMPIRAN 1
Kurva Tegangan – Regangan Polipropilena 100% - 5 menit
LAMPIRAN 2
Kurva Tegangan – Regangan Polipropilena 100% - 15 menit
LAMPIRAN 3
Kurva Tegangan – Regangan Polipropilena 100% - 25 menit
LAMPIRAN 4
Kurva Tegangan – Regangan JPI 100% - 10 menit
LAMPIRAN 5
Kurva Tegangan – Regangan JPI 100% - 20 menit
LAMPIRAN 6
Kurva Tegangan – Regangan SPBK 10% -5 menit dan SPBK 10% - 10 menit
LAMPIRAN 7
Kurva Tegangan – Regangan SPBK 10% - 25 menit
LAMPIRAN 8
Kurva Tegangan – Regangan SPBK 20% - 15 menit dan SPBK 20% - 20 menit
LAMPIRAN 9
Kurva Tegangan – Regangan SPBK 30% - 5 menit dan SPBK 30% - 10 menit
LAMPIRAN 10
Kurva Tegangan – Regangan SPBK 30% - 25 menit
Kurva Tegangan – Regangan SPBK 40% - 5 menit dan SPBK 40% - 10 menit
Kurva Tegangan – Regangan SPBK 40% - 15 menit dan SPBK 40% - 20 menit
LAMPIRAN 12
Kurva Tegangan – Regangan SPBK 50% - 5 menit dan SPBK 50% - 10 menit
LAMPIRAN 13
LAMPIRAN 14
Foto Extruder Laboratorium Kimia Polimer FMIPA USU tempat pembuatan komposit PP - SPBK
LAMPIRAN 15
Foto Alat Uji Tarik/Uji Mulur Laboratorium Penelitian FMIPA USU. Torse Electronic System Universal Testing Machine Type SC – 2DE. Kapasitas
2.000 kgf
LAMPIRAN 16
Foto Alat Scanning Electron Microscope Laboratorium PTKI Medan tempat dilakukan Uji SEM sample. ASM-5X. Compac Coater CC-50.
Shimadzu.
