DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGASAHAN ii
PRAKATA iii
DEDIKASI iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS v
ABSTRAK vi
ABSTRACT vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR GAMBAR xii
DAFTAR TABEL xiv
DAFTAR LAMPIRAN xv
DAFTAR SINGKATAN xvii
DAFTAR SIMBOL xviii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 LATAR BELAKANG 1
1.2 PERUMUSAN MASALAH 5
1.3 TUJUAN PENELITIAN 5
1.4 MANFAAT PENELITIAN 5
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7
2.1 MATERIAL KOMPOSIT 7
2.2 KOMPOSIT POLIMER 8
2.2.1 Penguat(Reinforcement)Dalam Komposit 8
2.2.2 Matriks Dalam Komposit 9
2.2.3 Antarmuka dan Antarfasa Pengisi Matriks 10
2.3 HIBRID KOMPOSIT 11
2.4 LIMBAH BOTOL PLASTIK KEMASAN MINUMAN 12
2.5 SEKAM PADI 14
2.7 METODE EKSTRUKSI 16
2.8 PENGUJIAN/KARAKTERISTIK BAHAN KOMPOSIT 18
2.8.1 Uji Kekuatan Tarik(Tensile Strength) 18
2.8.2 Uji Kekuatan Bentur(Impact Strength) 19
2.8.3 Uji Kekuatan Lentur(Flaxural Srtength) 20
2.8.4 Uji Penyerapan Air(Water-Absorption) 20
2.8.5 Uji KarakteristikFourier Transform Infra Red(FT-IR) 22 2.8.6 UjiScanning Electron Microscopy(SEM) 22
2.9 APLIKASI DAN KEGUNAAN KOMPOSIT 23
2.10 ANALISI EKONOMI 24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 27
3.1 LOKASI PENELITIAN 27
3.2 BAHAN DAN ALAT 27
3.3 PROSEDUR PENELITIAN 27
3.3.1 Penyediaan Sekam Padi 27
3.3.2 Penyediaan Abu Sekam Padi 28
3.3.3 Penyediaan Matriks (Limbah Botol Kemasan Minuman) 28 3.3.4 Penyediaan Hibrid Komposit Limbah Botol Plastik Kemasan
Minuman 28
3.4 DIAGRAM ALIR PENELITIAN 30
3.4.1 Penyediaan Sekam Padi 30
3.4.2 Penyediaan Abu Sekam Padi 30
3.4.3 Penyediaan Matriks (Limbah Botol Kemasan Minuman) 31 3.4.4 Penyediaan Hibrid Komposit Limbah Botol Plastik Kemasan
Minuman 32
3.5 PENGUJIAN KOMPOSIT 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 36 4.1 KARAKTERISTIK FTIR(FOURIER TRANSFORM INFRA RED)LIMBAH
BOTOL PLASTIK KEMASAN MINUMAN (LBPKM),
ABU SEKAM PADI, SEKAM PADI DAN KOMPOSIT HIBRID 36 4.2 HUBUNGANSTRESS-STRAINPET LIMBAH BOTOL PLASTIK
KEMASAN MINUMAN (LBPKM) DAN KOMPOSIT HIBRID
BERPENGISI ABU SEKAM PADI DAN SEKAM PADI 43
4.3 PENGARUH PENAMBAHAN KANDUNGAN BAHAN PENGISI ABU SEKAM PADI DAN SEKAM PADI TERHADAP SIFAT PEMANJANGAN PADA SAAT PUTUS
(ELONGATION AT BREAK)KOMPOSIT HIBRID PET LBPKM 45
4.4 PENGARUH PENAMBAHAN KANDUNGAN BAHAN PENGISI ABU SEKAM PADI DAN SEKAM PADI TERHADAP KEKUATAN
TARIK(TENSILE STRENGTH)KOMPOSIT HIBRID PET LBPKM 47 4.5 PENGARUH PENAMBAHAN KANDUNGAN BAHAN PENGISI
ABU SEKAM PADI DAN SEKAM PADI TERHADAP KEKUATAN
LENTUR(FLEXURAL STRENGHT)KOMPOSIT HIBRID LBPKM 49 4.6 PENGARUH PENAMBAHAN KANDUNGAN BAHAN PET PENGISI
ABU SEKAM PADI DAN SEKAM PADI TERHADAP KEKUATAN
BENTUR(IMPACT STRENGHT)KOMPOSIT HIBRID PET LBPKM 50 4.7 KARAKTERISTIK SEM (SCANNING ELECTRON MICROSCOPY)
PET LBPKM, KOMPOSIT HIBRID LBPKM-SEKAM PADI
DAN ABU SEKAM PADI 52
4.8 RASIO 90/10 PENGARUH PENAMBAHAN KANDUNGAN BAHAN PENGISI ABU SEKAM PADI DAN SEKAM PADI TERHADAP PENYERAPAN AIR (WATER ABSORPTION) KOMPOSIT HIBRID
PET LBPKM 54
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 56
5.1 KESIMPULAN 56
5.2 SARAN 57
DAFTAR PUSTAKA 58
LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 67
LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN 68
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Bentuk-bentuk Konstituen yang Berbeda 9 Gambar 2.2 BentukInterface (Bonding Agent)Antara Matriks dan Serat 11 Gambar 2.3 Struktur Kimia Polietilen Tereflatat 13
Gambar 2.4 Reaksi Esterifikasi PET 13
Gambar 2.5 Komponen Ekstruder 17
Gambar 2.6 Spesimen V-NotchMetode Charpy dan Izod 19
Gambar 2.7 Skema Pengujian Impak 20
Gambar 3.1 Diagram Alir Penyediaan Sekam Padi 30
Gambar 3.2 Diagram Alir Penyediaan Abu Sekam Padi 30 Gambar 3.3 Diagram Alir Penyediaan Matriks
(Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman) 31
Gambar 3.4 Diagram Alir Penyediaan Komposit Hibrid Limbah Botol
Plastik Kemasan Minuman 32
Gambar 3.5 Sketsa Spesimen Uji Tarik 33
Gambar 3.6 Ukuran Dimensi Spesimen Kekuatan Flexural ASTM D-790 34 Gambar 3.7 Ukuran Dimensi Spesimen Metode Izod ASTM 4812-11 34 Gambar 4.1 Karakterisasi FTIR Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman
Polietiletereftalat (PET) 36
Gambar 4.2 Karakteristik FTIR Abu Sekam Padi 38
Gambar 4.3 Karakteristik FTIR Sekam Padi 39
Gambar 4.4 Karakteristik FTIR Komposit Hibrid LBPKM Berpengisi
Abu Sekam Padi dan Sekam Padi 41
Gambar 4.5 HubunganStress-StrainPET Limbah Botol Plastik Kemasan
Minuman Berpengisi Abu Sekam Padi dan Sekam Padi 43 Gambar 4.6 Pengaruh Penambahan Kandungan Bahan Pengisi Abu Sekam Padi
Dan Sekam Padi Terhadap Sifat Pemanjangan Pada Saat
Putus (Elongation at Break) Komposit Hibrid LBPKM 45 Gambar 4.7 Pengaruh Penambahan Kandungan Bahan Pengisi Abu Sekam Padi
Komposit Hibrid PET LBPKM 47 Gambar 4.8 Pengaruh Penambahan Kandungan Bahan Pengisi Abu Sekam Padi
Dan Sekam Padi Terhadap Kekuatan Lentur(Flexural Strenght)
Komposit Hibrid LBPKM 49
Gambar 4.9 Pengaruh Penambahan Kandungan Bahan Pengisi Abu Sekam Padi Dan Sekam Padi Terhadap Kekuatan Bentur(Impact Strenght)
Komposit Hibrid LBPKM 50
Gambar 4.10 AnalisisScanning Electron Microscopy 52 Gambar 4.11 Pengaruh Kandungan Penambahan Bahan Pengisi Abu Sekam Padi
Dan Sekam Padi Terhadap Persen Penyerapan Komposit 54 Gambar 4.12 Pengikatan Molekul Air Oleh Serat Alam 55 Gambar L3.1 Penyediaan PET Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman 68
Gambar L3.2 Penyediaan Abu Sekam Padi 68
Gambar L3.3 Penyediaan Sekam Padi 69
Gambar L3.4 Proses Pencampuran Dengan Ekstruder 89 Gambar L3.5 Proses Pencetakan Dengan AlatHot Press 70
Gambar L3.6 Hasil Komposit Hibrid 70
Gambar L3.7 Alat UTM Gotech Al-7000 M GridTensile 71 Gambar L3.8 Alat UTM Gotech Al-7000 M GridFlexural 71
Gambar L3.9 AlatImpact TesterGOTECH 72
Gambar L4.1 Hasil FTIR PET Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman 73
Gambar L4.2 Hasil FTIR Abu Sekam Padi 74
Gambar L4.3 Hasil FTIR Sekam Padi 74
Gambar L4.4 Hasil FTIR Komposit Hibrid Pet LBPKM-Abu Sekam Padi
Dan Sekam Padi 75
Gambar L4.5 Hasil SEM PET LBPKM
(Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman) 76
Gambar L4.6 Hasil SEM Komposit Hibrid PET LBPKM-Abu Sekam Padi
Dan Sekam Padi Rasio 90/10 77
Gambar L4.7 Hasil SEM Komposit Hibrid PET LBPKM-Abu Sekam Padi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Sekam Padi 15
Tabel 2.2 Komposisi Kimia Abu Sekam Padi 16
Tabel 2.3 Rincian Biaya Bahan Pembuatan Komposit Hibrid Berpengisi
Sekam Padi dan Abu Sekam Padi 24
Tabel 2.4 Rincian Biaya Peralatan Pembuatan Komposit Hibrid Berpengisi
Sekam Padi dan Abu Sekam Padi 25
Tabel 2.5 Rincian Biaya Analisa Pembuatan Komposit Hibrid Berpengisi
Sekam Padi dan Abu Sekam Padi 25
Tabel 2.6 Perkiraan Rincian Pembuatan Produk 26
Table 4.1 Rentang Bilangan Gelombang, Bilangan Gelombang Dari Berbagai Gugus Fungsi Pada Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman
(LBPKM) 37
Table 4.2 Rentang Bilangan Gelombang, Bilangan Gelombang Dari Berbagai
Gugus Fungsi Pada Abu Sekam Padi 38
Table 4.3 Rentang Bilangan Gelombang, Bilangan Gelombang Dari Berbagai
Gugus Fungsi Pada Sekam Padi 40
Table 4.4 Rentang Bilangan Gelombang, Bilangan Gelombang Dari Berbagai
Gugus Fungsi Pada Komposit Hibrid 41
Tabel 4.5 Nilai ModulusYoungPET Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman (LBPKM) dan Komposit Hibrid LBPKM Berpengisi Abu Sekam Padi
Dan Sekam Padi 44
Tabel L1.1 Data Hasil Modulus Young 65
Tabel L1.2 Data Hasil Kekuatan Tarik 65
Tabel L1.3 Data Hasil Pemanjangan Pada Saat Putus 65
Tabel L1.4 Data Hasil Kekuatan Lentur 65
Tabel L1.5 Data Hasil Kekuatan Bentur 66
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Data Penelitian 65
L1.1 Data Hasil Modulus Young 65
L1.2 Data Hasil Kekuatan Tarik 65
L1.3 Data Hasil Pemanjangan Pada Saat Putus 65
L1.4 Data Hasil Kekuatan Lentur 65
L1.5 Data Hasil Kekuatan Bentur 66
L1.6 Data Hasil Penyerapan Air 66
Lampiran 2 Contoh Perhitungan 67
Lampiran 3 Dokumentasi Penelitian 68
L3.1 Penyediaan PET Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman 68
L3.2 Penyediaan Abu Sekam Padi 68
L3.3 Penyediaan Sekam Padi 69
L3.4 Proses Pencampuran Dengan Ekstruder 69
L3.5 Proses Pencetakan Dengan AlatHot Press 70
L3.6 Hasil Komposit Hibrid 70
L3.7 Alat UTM Gotech Al-7000 M GridTensile 71
L3.8 Alat UTM Gotech Al-7000 M GridFlexural 71
L3.9 AlatImpact TesterGOTECH 72
Lampiran 4 Hasil Pengujian Lab Analisis Dan Instrumen 73 L4.1 Hasil FTIR PET Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman 73
L4.2 Hasil FTIR Abu Sekam Padi 74
L4.3 Hasil FTIR Sekam Padi 74
L4.4 Hasil FTIR Komposit Hibrid Pet LBPKM-Abu Sekam Padi
Dan Sekam Padi 75
L4.5 Hasil SEM PET LBPKM
L4.6 Hasil SEM Komposit Hibrid PET LBPKM-Abu Sekam Padi
Dan Sekam Padi Rasio 90/10 77
L4.7 Hasil SEM Komposit Hibrid PET LBPKM-Abu Sekam Padi
DAFTAR SINGKATAN
ASTM American Standart Testing of Material
FTIR Fourier Transform Infra Red
LBPKM Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman
SEM Scanning Elentron Microscopy
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Dimensi
σ Kekuatan tarik N/mm2
F Gaya yang Diperlukan N
A Luas Permukaan Bahan Uji mm2
ε Pemanjangan Pada Saat Puts %
∆ Perubahan Panjang Mm
L Panjang Mula-mula Mm
E Modulus Young MPa
Wg Persentase Pertambahan Berat %
We Berat Setelah Perendaman Gram
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Teknologi bahan dewasa ini berkembang dengan pesat. Hal ini didorong oleh kebutuhan akan bahan yang dapat memenuhi karakteristik tertentu yang dikehendaki. Salah satu hasilnya adalah bahan komposit polimer. Kemampuan untuk mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan, baik dalam segi kekuatan, maupun bentuk dan keunggulannya dalam rasio kekuatan terhadap berat, mendorong penggunaan komposit polimer sebagai bahan pengganti material logam konvensional pada berbagai produk [1].
Komposit polimer semakin berkembang yang saat ini bersaing dengan komposit matriks logam maupun keramik. Berbagai pemrosesan komposit terus dipacu, diarahkan kesasaran produk yang banyak diminati. Komposit polimer komersil selama ini umumnya menggunakan bahan polimer termoset. Suplai bahan baku yang terbatas mengakibatkan bahan ini relatif mahal dibandingkan polimer termoplastik [2].
Komposit hibrid sering dihubungkan dengan material penguat serat, yang umumnya berbahan baku resin yang mana dua jenis serat digabungkan menjadi matriks tunggal. Konsepnya adalah perluasan sederhana dari prinsip komposit yang menggabungkan dua atau lebih material untuk mengoptimasi nilai harga jual, memanfaatkan kualitas terbaiknya sementara mengurangi pengaruh dari sifat-sifat yang tidak diinginkan. Kombinasi dari beberapa material saja pun sudah bisa dianggap sebagai hibrid [3]. Biasanya komposit hibrid ini diaplikasikan untuk komponen struktural untuk transportasi udara, peralatan olah raga dan komponen-komponenorthopedic[4].
Sampah merupakan konsekuensi dari adanya aktivitas manusia. Sejalan dengan peningkatan penduduk dan gaya hidup sangat berpengaruh pada volume sampah. Mayoritas sampah tersebut adalah sampah rumah tangga yang terdiri dari berbagai bahan organik dan anorganik. Dari kedua golongan sampah tersebut, sampah anorganik diketahui memiliki tingkat kesulitan yang lebih tinggi dalam penanganan sampah dibanding sampah organik karena tidak dapat diurai oleh alam dan menjadi masalah serius bagi pencemaran tanah. Salah satu sampah yang tergolong anorganik adalah sampah/limbah yang berupa plastik [6].
Sampah plastik menjadi masalah utama di kalangan masyarakat bisa ditemukan hampir di mana-mana khususnya di tempat pembuangan sampah. Oleh karena itu, limbah plastik dapat menyebabkan pencemaran lingkungan karena tidak biodegradable [7]. Jika sampah basah lebih mudah diolah menjadi pupuk, tidak demikian dengan sampah kering terlebih lagi plastik, dimana membutuhkan waktu yang lama bagi bumi untuk menguraikannya [8].
Padi merupakan produk utama pertanian di negara-negara agraris, termasuk Indonesia. Sekam padi merupakan produk samping yang melimpah dari hasil penggilingan padi, dan selama ini hanya digunakan sebagai bahan bakar untuk pembakaran batu merah, pembakaran untuk memasak atau dibuang begitu saja. Penanganan sekam padi yang kurang tepat akan menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan. Dari hasil penelitian sebelumnya telah dilaporkan bahwa sekitar 20 % dari berat padi adalah sekam padi, dan bervariasi dari 13 sampai 29 % dari komposisi sekam adalah abu sekam yang selalu dihasilkan setiap kali sekam dibakar. Nilai paling umum kandungan silika (SiO2) dalam abu sekam padi adalah 94 – 96 % dan apabila nilainya mendekati atau dibawah 90 % kemungkinan disebabkan oleh sampel sekam yang telah terkontaminasi oleh zat lain yang kandungan silikanya rendah. Abu sekam padi hasil pembakaran secara terkontrol pada suhu tinggi (500 – 600 oC) akan menghasilkan abu silika yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai proses kimia [11].
Beberapa penelitian yang telah dilakukan tentang hibrid komposit polietilen tereflatat dari limbah botol kemasan minuman berpengisi sekam padi dan abu sekam padi yaitu:
1. Cholachagudda, dkk (2013) pada karakteristik mekanik sabut dan sekam padi betulang polimer komposit hibrid dengan fraksi berat 80:1:19, 80:3:17 dan 80:5:15 (b/b). Hasil yang didapat menunjukkan bahwa kekuatan lentur meningkat 9,78% pada 1% sekam padi, 10,74% sebesar 3% sekam padi, 6,02% pada 5% sekam padi tetapi hibridisasi lebih dari 3% sekam padi mengurangi nilai lentur. Hibridisasi menghasilkan peningkatan yang lebih baik dalam kekuatan tarik tetapi lebih dari 3% dari sekam padi tidak dianjurkan untuk penggunaannya. Metode yang digunakan adalahhand layupdengan matriks vinilester [12].
2. Ofem, dkk (2012) pada sifat mekanis komposit hibrid CNSL pengisi
modulus tertinggi dan kekuatan impak diperoleh pada 800μ mdan 400μ m ukuran partikel, masing-masing, untuk persentase pengisi yang sama. Disimpulkan bahwa sifat optimum dapat dicapai pada kadar filler 30%. Metode yang digunakan adalah compression moulding setelah pre-treatment periwinkledan sekam padi [13].
3. Khanam, dkk (2010) pada komposit hibrid dengan pengisi serat nanas : karbon : tarik, lentur dan sifat-sifat ketahanan kimia mengkaji sifat mekanis seperti uji tarik dan uji lentur dari sisal karbon tanpa perlakuan dan dengan perlakuan 18% NaOH dengan variasi rasio berat. Selain itu uji tahan kimia dari komposit hibrid ini turut dikaji. Dengan variabel rasio berat sarat nanas/karbon 100:0,75:25,50:50,25:75,0:100 dan perlakuan tidak basa dan perlakuan basa 18% NaOH menggunakan metode hand layup (unsaturated polyester resin). Melalui penelitian ini terjadi peningkatan dari sifat tarik dan lentur dengan peningkatan komposisi serat karbon didalam komposit hibrid. pengaruh adanya perlakuan basah terhadap serat sisal pada sifat tarikan dan benturan juga turut dikaji dimana hasilnya adalah terjadi peningkatan pada sifat tersebut [14].
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Dalam penelitian ini yang menjadi masalah adalah bagaimana pengaruh komposisi antara matriks limbah botol plastik kemasan minuman dengan partikel sekam padi dan abu sekam padi terhadap kekuatan tarik (tensile strength), kekuatan lentur (flexural strength), kekuatan bentur (impact strength), penyerapan air (water absorption) dan didukung oleh analisa Scanning Electron Microscope
(SEM) dan karakteristik Fourier Transform Infra-Red (FTIR) dari komposit hibrid yang dihasilkan.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini secara umum bertujuan untuk mengkaji potensi pemanfaatan limbah sekam padi dan abu sekam padi sebagi bahan pengisi komposit hibrid limbah botol plastik kemasan minuman yang dihasilkan. Sedangkan secara khusus tujuan penelitian ini adalah :
• Untuk mengurangi sampah botol plastik yang tidak ter-biodegradable. • Untuk menentukan komposisi pengisi sekam padi dan abu sekam padi
yang terbaik terhadap kekuatan tarik (tensile strength), kekuatan lentur (flexural strength), kekuatan bentur (impact strength), penyerapan air (water absorption) dan didukung oleh analisa Scanning Electron Microscope(SEM) danFourier Transform Infra-Red(FTIR).
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Memberikan informasi terutama dalam bidang penelitian komposit tentang
pengaruh komposisi dari sekam padi dan abu sekam padi sebagai pengisi komposit dengan limbah botol plastik kemasan minuman sebagai matriksnya sehingga dapat diketahui komposisi pengisi yang terbaik. 2. Memberikan informasi tambahan bagi dunia industri tentang pemanfaatan
3. Salah satu alternatif untuk mengurangi pencemaran lingkungan yang diakibatkan limbah botol plastik kemasan minuman dari yang tidak dapat terurai / ter-biodegradable.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Laboratorium Penelitian Fakultas Teknik, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara dan Pusat Penelitian Kelapa Sawit Medan Jl. Brig. Jend. Katamso Medan. Adapun bahan baku yang digunakan pada penelitian ini yaitu limbah botol plastik kemasan minuman sebagai matriks dan sekam padi dan abu sekam padi sebagai pengisi. Variabel yang digunakan adalah :
1. Ukuran partikel sekam padi dan abu sekam padi yang dipakai 100mesh. 2. Perbandingan komposisi limbah botol plastik kemasan minuman dengan
pengisi adalah 100/0, 95/5, 90/10, dan 85/15 (% b/b) dalam 100 gram berat total komposit, di mana 100, 95, 90 dan 85 gram merupakan berat limbah botol plastik kemasan minuman sedangkan 5, 10 dan 15 gram merupakan berat pengisi.
3. Perbandingan sekam padi dengan abu sekam padi adalah 1/1 (% b/b) dalam variasi 5, 10 dan 15 gram total berat pengisi.
Uji yang dilakukan pada komposit tersebut adalah uji tarik (Tensile Strength) ASTM D638, uji lentur (flexural strength) ASTM D790, uji bentur (Impact Strength) ASTM D256, uji penyerapan air (Water Absorption) ASTM D570 dan didukung oleh analisa Scanning Electron Microscopy (SEM) dan
