PENGARUH KOMPOSISI RESIN POLIESTER
BERPENGISI SERBUK KULIT KERANG
TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK
PAPAN PARTIKEL
SKRIPSI
Oleh
FENDI SUWITO
120405123
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
PENGARUH KOMPOSISI RESIN POLIESTER
BERPENGISI SERBUK KULIT KERANG
TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK
PAPAN PARTIKEL
SKRIPSI
Oleh
FENDI SUWITO
120405123
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
PENGARUH KOMPOSISI RESIN POLIESTER BERPENGISI SERBUK KULIT KERANG TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK
PAPAN PARTIKEL
yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sebelumnya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, Juni 2016
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan Skripsi dengan judul “Pengaruh Komposisi Resin Poliester Berpengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Sifat Fisik Dan Mekanik Papan Partikel”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia industri tentang pemanfaatan limbah kulit kerang yang dapat diolah lebih lanjut sehingga didapat serbuk kulit kerang yang memiliki potensi untuk dijadikan bahan pengisi dalam pembuatan produk papan partikel
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. M. Hendra S. Ginting, ST, MT selaku Dosen Pembimbing atas
kesabarannya dalam membimbing penulis pada penyusunan & penulisan skripsi ini dan selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah membimbing penulis dalam hal akademik selama kuliah di Teknik Kimia USU.
2. Ir. Renita Manurung, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Dr. Ir. Iriany, M.Si selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan saran
dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
5. Dr. Maulida, S.T., M.Sc. selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan
kritik dan saran yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
6. Seluruh staf Dosen Teknik Kimia USU, yang telah mendidik dan
7. Pegawai Departemen Teknik Kimia USU, yang telah membantu penulis
dalam hal administrasi selama perkuliahan. 8. Billy Tanujaya, selaku partner penelitian penulis.
9. Sahabat - sahabat tercinta, Elmer Surya ST, Tommy Arysaputra ST,
Addryanus Tantra ST, Adrian Hartanto ST, Kelvin Hadinatan ST, Andri Rusli ST, Sukardi ST, Ricky Chuandri, Wahyu Tanady, Prayogo Liu Putra, Kelvin Kosasih, Meilia, Kenrick, Alvian, dan Nike Taruna yang telah memberikan semangat dan dorongan kepada penulis untuk melakukan penelitian.
10. Rekan-rekan asisten Laboratorium Proses Industri Kimia, Oby Vijay
Sitorus, Agus Winarta, Leonardo Indra, Saprin Lubis, Samsul Bahari Damanik, Nisaul Fadillah Dalimunthe, Rory Farham Partogi, Feni Rietry, dan M. Arief Alhamdy.
11. Abang dan kakak senior, teman-teman stambuk 2012, dan adik-adik stambuk 2013 hingga 2015 yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, Juni 2016 Penulis
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini
kepada keluarga besar penulis atas
dukungan dan kasih sayang mereka,
terutama kepada orang tua,
Selie Suwito dan Jong Tjin Elini
serta kakak-adikku
Vera Yanti, Fenny,
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Fendi Suwito NIM : 120405123
Tempat/Tgl. Lahir : Desa Pon, 23 Januari 1995 Nama orang tua : Selie Suwito
Jong Tjin Elini Alamat orang tua :
Jalan Gempolan No. 28, Sei Bamban, Kabupaten Serdang Bedagai, Medan-Indonesia
Asal Sekolah
SD Swasta R. A. Kartini-Sei Rampah, tahun 2000-2006
SMP Swasta R. A. Kartini-Sei Rampah, tahun 2006-2009
SMA Swasta F. Tandean-T.Tinggi, tahun 2009-2012 Pengalaman Organisasi/Kerja :
1. Asisten Laboratorium Proses Industri Kimia tahun 2015-2016 modul : Esterifikasi, Pembuatan Biodiesel dengan Metode Transesterifikasi, Resin Urea Formaldehid, Pembuatan Komposit dengan Metode Hand Lay-up, dan Reaktor Fasa Cair.
2. Kerja Praktek di PTPN II Pabrik Gula Sei Semayang tahun 2015.
3. Anggota Keluarga Mahasiswa Budhis (KMB) Universitas Sumatera Utara tahun 2012-2016.
4. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik (HIMATEK) Universitas Sumatera Utara tahun 2012-2016.
Artikel telah disubmit dalam jurnal:
Asian Journal of Chemistry dengan judul “ Effect of Clam Shell Powder (Anadora Granosa) Compostion on Physical and Mechanical Properties of
Polyester Resin Particle Board Products”
Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai:
2. Juara I Ganda Putra Kejuaraan Bulu Tangkis Piala David Serdang Bedagai Tahun 2008
3. Juara III Ganda Putra Kejuaraan Bulu Tangkis Piala Walikota Tebing Tinggi Tahun 2011
4. Menjadi peserta Olimpiade Fisika Sekota Tebing Tinggi Tahun 2011. 5. Juara I Ganda Campuran Pekan Olahraga Seni dan Teknik Universitas
ABSTRAK
Papan partikel berpengisi serbuk kulit kerang merupakan salah satu produk panil yang menggunakan serbuk kulit kerang dan diikat dengan perekat resin poliester tak jenuh. Penggunaan serbuk kulit kerang sebagai pengisi selain untuk memanfaatkan limbah yang ada, juga karena sifatnya yang sangat keras dan kuat karena mengandung kalsium oksida (CaO) dan magnesium oksida (MgO) yang sangat tinggi, yang cocok untuk meningkatkan sifat mekanik dari papan partikel. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui komposisi yang terbaik dari perbandingan komposisi poliester-serbuk kulit kerang dalam pembuatan papan partikel. Papan partikel dibuat dengan resin poliester tak jenuh sebagai matriks dan dicampur dengan serbuk kulit kerang sebagai pengisi dengan katalis metil etil keton peroksida yang akan dicetak dengan alat Compression Molding. Papan partikel yang telah dicetak kemudian diuji sifat fisik dan sifat mekaniknya. Hasil pengujian sifat fisik didapat nilai yang cenderung meningkat seiring bertambahnya komposisi pengisi. Hasil pengujian sifat mekanik terbaik terdapat pada penambahan komposisi pengisi 30% dengan nilai tertinggi dari karakterisasi papan partikel yang meliputi keteguhan patah (MOR) 40,911 MPa, keteguhan lentur (MOE) 180,547 MPa, dan keteguhan rekat internal (IB) 13,605 MPa. Sifat fisik dan mekanik telah memenuhi persyaratan Japanese Industrial Standar (JIS) A 5908-2003 kecuali untuk uji keteguhan lentur (MOE).
ABSTRACT
Particle board using clamshell powder were one of the panel’s product using powder
shells and attached it with adhesive unsaturated polyester resin. The usage of powder shells as filler were not only the addition to utilizing the waste but also to increase the hardest and strongest characterization for particle board. The powder shells contained calcium oxide (CaO) and magnesium oxide (MgO) component, which were suitable to improve the mechanical properties of the particle board. The purpose of this research was to determine the best composition of polyester and shells powder in the manufactured of particle board. Particle board was made using unsaturated polyester resins as a matrix and mixed it with shells powder as filler in addition of methyl ethyl ketone peroxide as catalyst to be attached by using compression molding method. Then the particle board product were tested for the physical and mechanical properties. Results of testing physical properties increased exponentially with the filler composition. The mechanical properties test results showed that the best results was the composition of shells 30% with the highest value of modulus of rupture (MOR) 40,911 MPa, modulus of elasticity (MOE) 180,547 MPa and internal bonding (IB) 13,605 MPa. Physical and mechanical properties of particle board generally meets the requirements of the Japanese Industrial Standard (JIS) A 5908-2003 except for modulus of elasticity (MOE).
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DEDIKASI v
RIWAYAT HIDUP PENULIS vi
ABSTRAK viii
1.2 PERUMUSAN MASALAH 4
1.3 TUJUAN PENELITIAN 4
1.4 MANFAAT PENELITIAN 5
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7
2.1 KOMPOSIT 7
2.2 KONSTITUEN KOMPOSIT 7
2.2.1 Matriks
2.2.1.1 Resin Polyester Tak Jenuh
2.2.1.2 Katalis Metil Etil Keton Peroksida
8
2.3 PAPAN PARTIKEL KOMPOSIT 18
2.5 PENGUJIAN/KARATERISASI PAPAN PARTIKEL 19
2.5.1 Uji Kerapatan 19
2.5.2 Uji Kadar Air 2.5.3 Uji MOR dan MOE 2.5.4 Uji Pengembangan Tebal 2.5.5 Uji Keteguhan Rekat Internal 2.5.6 Uji Kekuatan Bentur BAB III METODOLOGI PENELITIAN 25 3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 25 3.2 BAHAN DAN PERALATAN
3.3 PROSEDUR PENELITIAN 26
3.4.1 Penyediaan Matriks Papan Partikel 26 3.4.2 Penyediaan Pengisi Papan Partikel 27 3.4.3 Proses Pembuatan Papan Partikel 28 3.4 PENGUJIAN PAPAN PARTIKEL 32 3.4.1 Uji Kerapatan dengan JIS A 5908-2003 32 3.4.2 Uji Kadar Air dengan JIS A 5908-2003 32 3.4.3 Uji MOR dan MOE dengan JIS A 5908-2003 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 35
4.1 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT KERANG TERHADAP KERAPATAN PAPAN PARTIKEL
35
4.2 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT KERANG TERHADAP KADAR AIR PAPAN PARTIKEL
37
4.3 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT KERANG TERHADAP PENGEMBANGAN TEBAL PAPAN
4.4 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT KERANG TERHADAP KETEGUHAN PATAH (MODULUS OF RUPTURE) PAPAN PARTIKEL
41
4.5 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT KERANG TERHADAP KETEGUHAN LENTUR (MODULUS OF ELASTICITY) PAPAN PARTIKEL
43
4.6 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT KERANG TERHADAP KETEGUHAN REKAT INTERNAL (INTERNAL BOND) PAPAN PARTIKEL
45
4.7 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT KERANG TERHADAP KEKUATAN BENTUR (IMPACT STRENGTH) PAPAN PARTIKEL
47
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 49
5.1 KESIMPULAN 49
5.2 SARAN 50
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Struktur Kimia Poliester Tak Jenuh 11 Gambar 2.2 Gambar Komposit Arah Penguatan Isotropik 13 Gambar 2.3 Gambar Komposit Arah Penguatan Anisotropik 14 Gambar 2.4 Kelas Komposit 15 Gambar 2.5 Gambar Kerang Darah dan Serbuk Kulit Kerang Darah 16 Gambar 2.6 Gambaran Umum Uji MOE dan MOR 20 Gambar 2.7 Pengujian Internal Bond 22 Gambar 2.8 Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod 23 Gambar 2.9 Skema Pengujian Impak 23 Gambar 3.1 Gambar Flowchart Prosedur Penyediaan Matriks Papan
Partikel
27
Gambar 3.2 Gambar Flowchart Prosedur Penyediaan Pengisi Papan Partikel
28 Gambar 3.3 Gambar Flowchart Prosedur Pembuatan Papan Partikel 29 Gambar 3.4 Gambar Sketch Cetakan Pengujian Papan Partikel 30 Gambar 3.5 Gambar Compression Molding 31 Gambar 3.6 Gambar Alat Uji MOR dan MOE 31
Gambar 3.11 Ukuran Dimensi Spesimen Uji Pengembangan Tebal dan Kekuatan Rekat JIS A 5908-2003
34
Gambar 3.12 Ukuran Dimensi Spesimen Uji Kekuatan Bentur JIS A 5908-2003
34
Kerang Terhadap Kerapatan Papan Partikel
Gambar 4.2 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Kadar Air Papan Partikel
37
Gambar 4.3 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Keteguhan Patah (Modulus of Rupture) Papan Partikel
41
Gambar 4.4 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Keteguhan Lentur (Modulus of Elasticity) Papan Partikel
41
Gambar 4.5 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) Papan Partikel
43
Gambar 4.6 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Kekuatan Bentur (Impact Strength) Papan Partikel
45
Gambar C.1 Matriks Poliester Tak Jenuh 62 Gambar C.2 Pengisi Serbuk Kulit Kerang Darah 62 Gambar C.3 Bahan Pengeras Gypsum 63 Gambar C.4 Proses Pembuatan Papan Partikel 63 Gambar C.5 Proses Pencetakan Papan Partikel 64 Gambar C.6 Produk Papan Partikel 65 Gambar C.7 Alat Uji Kuat Rekat Internal (Internal Bond) 65 Gambar C.8 Alat Uji MOR dan MOE (Modulus of Rapture dan
Modulus of Elasticity)
66
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu yang Menggunakan Bahan Kulit
Kerang Darah
3
Tabel 2.1 Spesifikasi Resin Poliester Tak Jenuh Yukalac BQTN 157
11
Tabel 2.2 Komposisi Kimia Serbuk Kulit Kerang 17 Tabel 3.1 Sifat Fisika dan Kimia Poliester 25 Tabel 3.2 Sifat Fisika dan Kimia MEKPO 25 Tabel 4.1 Hasil Analisa Pengembangan Tebal Selama 24 Jam 39 Tabel A.1 Data Hasil Densitas (Density) 57 Tabel A.2 Data Hasil Kadar Air (Moisture Content) 57 Tabel A.3 Data Hasil Pengembangan Tebal 57 Tabel A.4 Data Hasil Modulus of Rapture (MOR) & Modulus of
Elasticity (MOE)
58
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A Data Penelitian 57
A.1. Data Hasil Densitas (Density) 57 A.2. Data Hasil Kadar Air (Moisture Content) 57 A.3. Data Hasil Pengembangan Tebal 57 A.4. Data Hasil Modulus of Rapture (MOR) & Modulus of
Elasticity (MOE)
Lampiran B Contoh Perhitungan 60 B.1 Contoh Perhitungan Fraksi Massa Bahan Baku 60 B.2 Perhitungan Kadar Air Papan Partikel 60 B.3 Perhitungan Pengembangan Tebal Papan Partikel 61 B.4 Perhitungan Densitas 61 Lampiran C Dokumentasi Penelitian 62 C.1. Matriks Poliester Tak Jenuh 62 C.2. Pengisi Serbuk Kulit Kerang Darah 62 C.3. Proses Pembuatan Papan Partikel 63 C.4. Proses Pencetakan Papan Partikel 63 C.5. Produk Papan Partikel 64 C.6. Alat Uji Kuat Rekat Internal (Internal Bond) 65 C.7. Alat Uji MOR dan MOE (Modulus of Rapture dan
Modulus of Elasticity)
65
DAFTAR SINGKATAN
MEKPO Methyl Etil Keton Peroksida
MOR Modulus of Rupture
MOE Modulus of Elasticity
FTIR Fourier Transform Infra-Red
JIS Japanese Industrial Standard
IB Internal Bond
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Dimensi
BA Berat awal (udara kering) gr BKO Beerat kering oven gr
∆P Beban kgf
L Jarak sangga cm
∆y Perubahan defleksi cm
b Lebar cm
h Tebal cm
t1 Tebal bahan sebelum perendaman cm
t2 Tebal bahan setelah perendaman cm
A Luas permukaan benda cm2
E Modulus young MPa
ρ Densitas gr/cm2
