PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT PAPAN PARTIKEL DARI BAHAN POLIPROPILEN (PP) DAUR ULANG DAN SERBUK
TEMPURUNG KELAPA (STK)
TESIS
Oleh : IRFANDI 097026015/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT PAPAN PARTIKEL DARI BAHAN POLIPROPILEN (PP) DAUR ULANG DAN SERBUK
TEMPURUNG KELAPA (STK)
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana
Fakultas FMIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh : IRFANDI 097026015/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
P E N G E S A H A N
Judul Penelitian : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI
KOMPOSIT PAPAN PARTIKEL DARI
BAHAN POLIPROPILEN (PP) DAUR ULANG DAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA (STK)
Nama : IRFANDI
NIM : 097026015
Program Studi : Magister Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui : Komisi Pembimbing :
Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S
Ketua Anggota
Ketua Program Studi, D e k a n,
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama lengkap berikut gelar : Irfandi, S.Pd
Tempat dan tnaggal Lahir : P. Siantar, 14 Juni 1985 Alamat Rumah : Jl. Karya Jaya Gg Eka daya Telepon/Faks/HP : 0812 6463 3844
e-mail : irfandi_85@yahoo.co.id
Instansi Tempat Bekerja : MTs. ‘Aisyiyah Sumatera Utara Alamat Kantor : Jl. Mesjid No. 806 Bandar Khalifah
Telpon/Faks/HP : -
DATA PENDIDIKAN
SD : MIS Andalusia Dolok Maraja Tamat : 1997
SMP : MTs. Andalusia Dolok Maraja Tamat : 2000
SMA : MAN Pematang Siantar Tamat : 2003
Strata-1 : FMIPA UNIMED Tamat : 2009
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT PAPAN PARTIKEL DARI BAHAN POLIPROPILEN (PP) DAUR ULANG DAN SERBUK
TEMPURUNG KELAPA (STK)
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 07 Juni 2011
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Irfandi
NIM : 097026015
Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Dengan pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universtas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif (Non-Ekslusif Free
Right) atas Tesis yang berjudul :
Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Papan Partikel dari Bahan Polipropilen (PP) Daur Ulang dan Serbuk Tempurung Kelapa (STK)
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalihkan media, memformat mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini diperbuat dengan sebenarnya.
Medan, 07 Juni 2011
Telah diuji pada Tanggal : 14 Juni 2011
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S Anggota : 1. Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS.
KATA PENGANTAR
Pertama kami panjatkan puji syukur kepada Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rakhmad dan karunia-Nya sehingga Tesis ini dapat terselesaikan.
Dengan selesainya Tesis ini perkenankanlah Kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Progam Magister.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara Dr. Sutarman, M.Scatas kesempatan menjadi Mahasiswa Program Magister Pada Program Pacasarjana FMIPA Universitas Sumatera utara.
Ketua Program Studi Magister Fisika Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc. sekretaris Program Studi Magister Fisika, Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS. beserta seluruh Staf pengajar Pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Prof. Drs. Mohammad Syukur, MS. Selaku Pembimbing Utama yang penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan motivasi, demikian juga kepada Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS. selaku Pembimbing Lapangan yang penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami sehingga selesainya penelitian ini, Kepada Ayahanda Istadi, A.Ma, Alm. Kliwon dan Ibunda Rohniar dan Supiatik serta Istriku tercinta Nur Leli Larasati, A.Mf dengan Irfandi Junior yang masih dalam kandungan, Juga Abangda Irwan Fauzi dan Adinda-adindaku: M. Fadli, A.Md, Dinda Fadilla, Surya Tri Subakti.
Yang tak terlupakan Pimpinan Yaspen Mulia Drs. H.E. Siregar, Juga Abangda Zulkarnain Rangkuti, S.Pd., M.Si. Terima kasih atas pengorbanan kalian baik berupa moril maupun materil budi baik ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Allah SWT, Tuhan yang maha pengasih lagi penyayang.
I R F A N D I NIM. 097026015
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT PAPAN PARTIKEL DARI BAHAN POLIPROPILEN (PP) DAUR ULANG DAN SERBUK
TEMPURUNG KELAPA (STK)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pengembangan pembuatan papan partikel komposit yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan kayu yang semakin meningkat. Bahan baku papan komposit yang berlignoselulosa (misalnya Serbuk tempurung Kelapa). Pada penelitian ini telah dievaluasi sifat fisis dari bahan tersebut diantaranya uji fisis yang dilakukan meliputi: Kerapatan, Kadar Air dan Pengembangan Tebal dan sifat mekanis meliputi: Kuat Lentur, Modulus Elastis, Kuat Rekat Internal dan Kuat Impak dengan perlakuan komposisi polipropilen dan serbuk tempurung kelapa bervariasi yaitu: 30 : 70, 40 : 60, 50 : 50, 60 : 40, 70 : 30 dengan menggunakan standar SNI 03 – 2105 – 2006. Dari hasil penelitian ditunjukkan bahwa nilai sifat fisis papan partikel komposit Polipropilena dan serbuk tempurung kelapa yang dihasilkan memenuhi standar SNI 03 – 2105 – 2006 sedangkan sifat mekanis nilai Modulus Elastis tidak memenuhi standar SNI 03 – 2105 – 2006. Secara keseluruhan perlakuan didapat dominasi dari komposisi 50 : 50 lebih baik dibandingkan dengan komposisi yang lain.
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF COMPOSITE MATERIALS FROM PARTICLE BOARD POLYPROPYLENE
RECYCLING AND COCONUT SHELL POWDER
ABSTRACT
An investigation of composite particle had done that aims to meet the needs of the growing timber. Board materials can include wood composite boards and non-timber which has lignoselulosa (such as coconut shell powder). This study has been evaluated physical properties of such materials include physical tests conducted include: Density, and Development of Water Thickness and mechanical properties such as: Flexural Strength, Elastic Modulus, Internal and Strong Adhesive Strong Impact with the treatment composition of polypropylene and coconut shell powder varies namely: 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30 by using the standard ISO 03-2105 - 2006. The results of the research indicated that the physical properties of particle board composite Polypropylene and coconut shell powder produced meet the standards of ISO 03-2105 - 2006, it was the mechanical properties of elastic modulus values do not meet the standards of ISO 03-2105 - 2006. Overall treatment gained dominance of the composition of 50:50 is beter than the other composition.
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK i
ABSTRACT ii
DAFTAR ISI iii
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR LAMPIRAN viii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Perumusan Masalah 1.3 Batasan Masalah
5 5
1.4 Tujuan Penelitian 5
1.5 Manfaat Penelitian 6
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 7
2.1 Papan Partikel 7
2.2 Polimer 8
2.2.1 Monomer 8
2.2.2 Berat Molekul dan Derajat Polimerisasi 9
2.3 Komposit 11
2.3.1 Klasifikasi Bahan Komposit 13
2.4 Polipropilen 15
2.4.1 Plastik 15
2.5 Potensi Kelapa 19
2.5.1 Kelapa 20
2.5.2 Tempurung Kelapa 21
2.6 Karakterisasi Papan Partikel Komposit 23
2.6.1 Pengujian Sifat Fisik 24
2.6.2 Pengujian Sifat Mekanik 25
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 30
3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian 30
3.2 Alat dan Bahan 30
3.2.1 AlatPenelitian 30
3.2.2 Bahan Penelitian 31
3.3 Variable Penelitian 31
3.4 Prosedur Penelitian 32
3.4.1 Persiapan Contoh Uji 32
3.4.1.1 Perlakuan Terhadap Tempurung Kelapa 32 3.4.1.2 Perlakuan Terhadap Polipropilen daur Ulang 33
3.4.1.3 Pembuatan Coupling Agent 33
3.4.2 Pembuatan Komposit 34
3.4.3 Pembuatan Sampel 35
3.5 Diagram Alir Penelitian 36
3.5.1 Penyiapan Polipropilena Daur Ulang 36 3.5.2 Penyiapan Serbuk Tempurung Kelapa 37
3.5.3 Pembuatan Papan Partikel 38
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 39
4.1 Sifat Fisis Papan Partikel 39
4.1.1 Hasil Pengujian Kerapatan 39
4.1.2 Hasil Pengujian Kadar Air 40
4.1.3 Hasil Pengujian Pengembangan Tebal 42 4.2 Sifat Mekanik Papan Partikel 43 4.2.1 Hasil Pengujian Modulus Of Rupture (MOR) 43 4.2.2 Hasil Pengujian Modulus Elastisitas 45
4.2.4 Hasil Pengujian Kuat Rekat Internal 47 4.3 Hasil Perankingan Kualitas Papan Partikel 48
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 50
5.1 Kesimpulan 50
5.2 Saran 51
DAFTAR PUSTAKA 52
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel J u d u l Halaman
2.1 Karakteristik Polipropilena 18
2.2 Sifat Fisis dan Mekanis dari Berbagai Standar 24
3.1 Komposisi Perbandingan Matriks Bahan 35
5.1 Perbandingan hasil yang didapat dengan SNI 03-2105-2006
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar J u d u l Halaman
2.1 Rantai Polietilen 9
2.2 Rantai Kombinasi Polipropilen 9
2.3 Klasifikasi bahan komposit 14
2.4 Polimerisasi Polipropilena 17
2.5 Struktur Isotaktik Polipropilena 18
2.6 Limbah Tempurung Kelapa 21
2.7 Bagan Pemanfaatan Kelapa 22
2.8 Universal Testing Machine (UTM) Alat Uji MoE/MoR 26
2.9 Pemasangan Sampel MOE dan MOR 27
2.10 Alat Uji Kuat Impak 28
2.11 Sketsa Pengujian Internal Bond 29
3.1 Alat Cetakan Papan Lembaran 34
3.2 Ukuran sampel Uji Berdasarkan SNI 03-2105-2006 35 3.3 Diagram Alir Penyiapan PP Hasil Daur Ulang 36 3.4 Diagram Alir Penyiapan Serbuk Tempurung Kelapa 37
3.5 Diagram Alir Pembuatan Papan Partikel 38
4.1 Grafik Nilai Kerapatan 39
4.2 Grafik Nilai Kadar Air 41
4.3 Grafik Nilai Pengembangan Tebal 42
4.4 Grafik Nilai Modulus of Rupture (MOR) 44
4.5 Grafik Nilai Modulus Elastisitas 45
4.6 Grafik Nilai Kuat Impak 47
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran J u d u l Halaman
A Data Hasil Pengujian Kerapatan L-1
B Data Hasil Pengujian Kadar Air L-2
C Data Hasil Pengujian Pengembangan Tebal L-3
D Data Hasil Pengujian Kuat Lentur L-4
E Data Hasil Pengujian Modulus Elastisitas L-5
F Data Hasil Pengujian Kuat Rekat Internal L-6
G Data Hasil Pengujian Kuat Impak L-7
H Kurva Tegangan – Regangan Pengujian Kuat Lentur L-8 I Tabel Hasil Perankingan Kualitas Papan Partikel L-9
J Dokumentasi Penelitian L-10
K Tabel perbandingan antara uji yang didapat dengan SNI 03-2105-2006
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT PAPAN PARTIKEL DARI BAHAN POLIPROPILEN (PP) DAUR ULANG DAN SERBUK
TEMPURUNG KELAPA (STK)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pengembangan pembuatan papan partikel komposit yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan kayu yang semakin meningkat. Bahan baku papan komposit yang berlignoselulosa (misalnya Serbuk tempurung Kelapa). Pada penelitian ini telah dievaluasi sifat fisis dari bahan tersebut diantaranya uji fisis yang dilakukan meliputi: Kerapatan, Kadar Air dan Pengembangan Tebal dan sifat mekanis meliputi: Kuat Lentur, Modulus Elastis, Kuat Rekat Internal dan Kuat Impak dengan perlakuan komposisi polipropilen dan serbuk tempurung kelapa bervariasi yaitu: 30 : 70, 40 : 60, 50 : 50, 60 : 40, 70 : 30 dengan menggunakan standar SNI 03 – 2105 – 2006. Dari hasil penelitian ditunjukkan bahwa nilai sifat fisis papan partikel komposit Polipropilena dan serbuk tempurung kelapa yang dihasilkan memenuhi standar SNI 03 – 2105 – 2006 sedangkan sifat mekanis nilai Modulus Elastis tidak memenuhi standar SNI 03 – 2105 – 2006. Secara keseluruhan perlakuan didapat dominasi dari komposisi 50 : 50 lebih baik dibandingkan dengan komposisi yang lain.
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF COMPOSITE MATERIALS FROM PARTICLE BOARD POLYPROPYLENE
RECYCLING AND COCONUT SHELL POWDER
ABSTRACT
An investigation of composite particle had done that aims to meet the needs of the growing timber. Board materials can include wood composite boards and non-timber which has lignoselulosa (such as coconut shell powder). This study has been evaluated physical properties of such materials include physical tests conducted include: Density, and Development of Water Thickness and mechanical properties such as: Flexural Strength, Elastic Modulus, Internal and Strong Adhesive Strong Impact with the treatment composition of polypropylene and coconut shell powder varies namely: 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30 by using the standard ISO 03-2105 - 2006. The results of the research indicated that the physical properties of particle board composite Polypropylene and coconut shell powder produced meet the standards of ISO 03-2105 - 2006, it was the mechanical properties of elastic modulus values do not meet the standards of ISO 03-2105 - 2006. Overall treatment gained dominance of the composition of 50:50 is beter than the other composition.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Terdapat semacam keharusan dewasa ini bagi insan pendidikan yang berkecimpung dalam ilmu pengetahuan untuk memberikan sebuah kontribusi yang positip dalam rangka perkembangan teknologi tepat guna dan bermanfaat dari segi keramahan lingkungan serta kebutuhan masyarakat (need assessment). Maka dari itu di butuhkan sebuah alternatif – alternative baru untuk menggagas serta meneruskan sebuah penelitian-penelitian baru tentang teknologi tepat guna yang bermamfaat bagi hajat hidup orang banyak serta ramah lingkungan. Dan selain itu juga dapat memanfaatkan limbah masyarakat yang dianggap mengganggu menjadi sebuah produk yang dapat berdaya guna tinggi bagi kebutuhan manusia.
Karena bila kita lihat hari ini material yang sering digunakan adalah dari kayu alami yang semangkin lama jumlahnya semangkin berkurang. Karena pada akhir-akhir ini kebutuhan kayu semangkin terus meningkat sementara tidak diimbangi dengan kesediannya yang semakin sulit untuk didapat (Ansari Dedi., 2009). Mulai dari penanaman hingga dapat dipergunakan dalam kehidupan sehari-hari material kayu membutuhkan waktu yang lama, sehingga diperlukan alternative yang lebih efektif dan efisiean untuk mengatasi permasalahan yang berkaitan dengan penggunaan kayu. Untuk mengatasi hal itu banyak cara yang dilakukan diantaranya yaitu pengembangan teknologi tentang Polimer yang telah dikembangkan dengan komposit .
Komposit pada umumnya tersusun dari material pengikat (matrik) dan material penguat yang disebut juga material pengisi (filler). Pada dasarnya material komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih material yang berbeda menjadi suatu bentuk mikroskopik, yang terbuat dari bermacam-macam kombinasi sifat atau gabungan antara serat dan matrik.
Menurut Jones (1975) bahwa saat ini bahan komposit yang diperkuat dengan serat merupakan bahan tehnik yang banyak digunakan karena kekuatan dan kekakuan spesifik yang jauh diatas bahan teknik pada umumnya, sehingga sifatnya dapat didesain mendekati kebutuhan. Banyak penelitian telah dilakukan dan berhasil membuat komposit dengan penguat serat alam. Hal ini dilakukan karena bersifat lebih ringan, mudah dibentuk, tahan korosi, harga murah, mampu berfungsi sebagai peredam yang baik, dan memiliki kekuatan yang sama dengan material logam.
sawit (TKKS) memiliki potensi sangat besar sebagai bahan baku produksi
fiberboards. Selanjutnya penelitian yang dilakukan Basuki Widodo, (2008) bahwa
komposit dengan bahan pengisi ijuk didapatkan kekuatan tarik komposit tertinggi sebesar 5,538 kgf/mm2 pada fraksi berat ijuk 40%. Rata-rata kekuatan tarik tertinggi sebesar 5,128 kgf/mm2 pada fraksi berat ijuk 40%. Kekuatan impak komposit tertinggi sebesar 33,395 Joule/mm2 dengan kekuatan impak rata-rata 11,132 Joule/mm2 pada fraksi berat ijuk 40%.
Bila dilihat dari penelitian Prasetiawan, Danu (2009) dalam Nurmaulita (2010), dari hasil penelitian yang dilakukan sifat fisis papan komposit yang dihasilkan memenuhi standar JIS A 5908 (2003). Kualitas papan komposit yang terbaik adalah papan dengan perbandingan cocopeat/polyethylene 30:70 dengan suhu kempa 170 0C, karena papan ini memiliki nilai daya serap air yang rendah dan nilai MOR yang paling tinggi. Pemberian perlakuan suhu kempa tidak memeberikan pengaruh kepada kualitas papan komposit yang dihasilkan.
Menurut Zainal Mahmud dan Yulius Ferry (2005) bahwa produksi buah kelapa Indonesia rata-rata 15,5 milyar butir/tahun atau setara dengan 3,02 juta ton kopra, 3,75 juta ton air, 0,75 juta ton arang tempurung, 1,8 juta ton serat sabut, dan 3,3 juta ton debu sabut (Agustian et al., 2003; Allorerung dan Lay, 1998; Anonim, 2000; Nur et al., 2003; APCC, 2003). Industri pengolahan buah kelapa umumnya masih terfokus kepada pengolahan hasil daging buah sebagai hasil utama, sedangkan industri yang mengolah hasil samping buah (by-product) seperti; air , sabut, dan tempurung kelapa masih secara tradisional dan berskala kecil, padahal potensi ketersediaan bahan baku untuk membangun industri pengolahannya masih sangat besar.
Disisi lain, sebagian besar wilayah Indonesia adalah wilayah rawan gempa. Frekuensi gempa bumi yang terjadi di Indonesia sangat besar, jumlah bangunan yang rusak sangat besar dengan tingkat kerusakan bangunan terbanyak adalah pada dinding bangunan. Dengan kondisi riil dilapangan tersebut, maka akan menjadi masalah nasional bagaimana menyediakan sarana rumah tempat tinggal yang ekonomis dan terjangkau masyarakat Indonesia yang tentu ramah lingkungan. Sehingga untuk membantu mengatasi hal tersebut dibutuhkan teknologi bahan alternatif untuk menyediakan penyediaan dinding bangunan yang lebih ekonomis dan lebih murah. Salah satu alternatif adalah menciptakan bahan komposit sebagai dinding interior tipis dan kuat yang dapat mengganti penggunaan dinding interior dari beton (semen-bata) yang terlalu tebal dan
in-efficiency ruang.
dengan polipropilen. Kemudian ditentukan bagaimana pengaruh perlakuan tersebut tehadap sifat fisik meliputi : uji kerapatan, uji kadar air, uji pengembangan tebal, serta diberikan perlakuan secara mekanik dengan beberapa uji meliputi: uji kuat patah (MOR), uji kuat lentur (MOE), uji kuat rekat internal, uji kuat impak
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Dari latar belakang permasalahan yang telah diuraikan diatas, maka masalah dalam penelitian ini dirumuskan sebagai berikut :
Berapakah persentase berat serbuk tempurung kelapa (STK) dengan sampah plastik Polipropilen hasil daur ulang yang menghasilkan papan partikel komposit dengan sifat fisik dan mekanik yang optimal ?
1.3 PEMBATASAN MASALAH
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada :
1. Papan partikel komposit yang dibuat menggunakan Polipropilen hasil daur ulang sebagai matriks dan serbuk tempurung kelapa (STK) sebagai
filler.
2. Jenis Polipropilen yang digunakan adalah jenis Polipropilen (PP) hasil sekali daur ulang (recycle).
3. Ukuran Serbuk tempurung Kelapa (STK) yang dipakai sebagai sample bahan berukuran ± 80 mess.
4. Ukuran ketebalan papan partikel komposit yang dibuat adalah ± 10 mm. 5. Variasi persentase berat serbuk tempurung kelapa (STK) didalam
matriks adalah 30%, 40%, 50%, 60%, 70%.
Ruftur (MOR) dan Modulus Of Elastis (MOE), uji kuat impak, uji kuat rekat internal
1.4 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah :
1. Mendapatkan papan partikel dari serbuk tempurung kelapa (STK) dengan sampah plastik Polipropilen daur ulang yang menghasilkan papan pertikel komposit dengan sifat fisik dan mekanik yang optimal. 2. Memberikan informasi tentang bahan-bahan limbah yang dapat diolah
kembali menjadi bahan papan partikel komposit
1.5 MANFAAT PENELITIAN
Adapun beberapa manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Memberi informasi tentang persentase berat serbuk tempurung kelapa (STK) dengan sampah plastik Polipropilen (PP) daur ulang yang menghasilkan papan partikel komposit dengan sifat fisik dan mekanik yang optimal.
2. Mengurangi dampak pencemaran lingkungan akibat sampah plastik yang tidak terdegradasi oleh lingkungan secara alamiah.
3. Memberikan nilai tambah pemanfaatan limbah serbuk tempurung kelapa (STK), yang biasanya hanya berdaya guna sebagai arang aktif dan serbuk obat nyamuk.
4. Mengurangi kebutuhan kayu hutan sebagai bahan baku papan partikel sehingga membantu menurunkan tingkat kerusakan hutan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PAPAN PARTIKEL
Papan partikel merupakan produk panel yang dihasilkan dengan memanfaatkan partikel-partikel kayu sekaligus mengikatnya dengan suatu perekat. Tipe-tipe papan partikel yang jumlahnya cukup banyak sangat berbeda dalam hal ukuran dan bentuk partikel, jumlah resin yang digunakan dan kerapatan panel yang dihasilkan. Sifat-sifat dan kegunaan potensial papan berbeda dengan peubah-peubah ini (Haygreen dan Bowyer 1996).
Selain itu juga pengaturan dari papan patikel dapat meliputi jenis kayu, bentuk partikel, kerapatan papan, profil kerapatan papan, jenis dan kadar serta distribusi perekat, kondisi pengempaan (suhu, tekanan, dan waktu), kadar air adonan, konstruksi papan, keseragaman partikel dan kadar air partikel.
2.2 POLIMER
Plastik, serat, film dan sebagainya yang biasanya dipergunakan dalam kehidupan sehari-hari mempunyai berat molekul diatas 10.000. Bahan dengan berat molekul yang besar itu disebut polimer, mempunyai struktur dan sifat-sifat yang rumit disebabkan oleh jumlah atom pembentuk yang jauh lebih besar dibandingkan dengan senyawa yang berat atomnya rendah. Umumnya suatu polimer dibangun oleh satuan struktur tersusun secara berulang diikat oleh gaya tarik-menarik yang kuat yang disebut ikatan kovalen, dimana ikatan setiap atom dari pasangan terikat menyumbangkan satu elektron untuk membentuk sepasang elektron.
Bahan polimer yang mempunyai berat molekul besar dan berikatan kovalen, sama sekali menunjukkan sifat-sifat yang berbeda dari bahan organik yang mempunyai berat molekul rendah. Bahan yang mempunyai berat molekul rendah berubah menjadi cair dengan viskositas rendah atau menguap kalau dipanaskan, sedangkan bahan polimer mencair dengan sangat kental dan tidak menguap.
Dibawah ini dijelaskan istilah teknis yang sering dipakai bagi polimer, yaitu:
2.2.1 Monomer
Bahan polimer biasa terbentuk oleh satuan struktur secara berulang. Unit tersebut dinamakan monomer.
Contoh : Polietilen
H H H H H │ │ │ │ │
C = C → ─ C ─ C ─ C ─ ….. │ │ │ │ │
H H H H H Etilen (monomer) Polietilen
Gambar. 2.1. Rantai Polietilen
2.2.2 Berat Molekul dan Derajat Polimerisasi.
CH3 H H3 H
│ │ │ │ n.C = C → ─ C ─ C ─ │ │ │ │ H H H H n Propilen Polipropilen
Gambar .2.2. Rantai Kombinasi Polipropilen
Polipropilen dibentuk oleh n satuan monomer propilen. Jumlah satuan struktur yang berulang ini (n) dikenal sebagai derajat polimerisasi. Berat molekul dari polimer (M) adalah berat molekul satuan (a) dikalikan dengan derajat polimerisasi (n): M = a.n. Dalam polimer, berat molekul (M) tidak selalu sama akan tetapi berubah, oleh karena itu, harga tersebut biasa dinyatakan dengan berat molekul rata-rata (M). berat molekul rata-rata berbeda ditinjau dari cara pengukurnannya.
Molekul polimer disusun dalam satu struktur rantai seperti polietilen dan polipropilen, dalam struktur tiga dimensi dengan ikatan kovalen seperti phenol dan resin epoksi, dan dalam hal struktur hubungan silang seperti karet dimana sebagian molekul rantai terikat satu sama lain. Sifat-sifat termik dan mekanik dari polimer sangat berbeda tergantung pada keadaan.
dinamakan polimer termoplastik. Di lain 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 dengan S atau lainnya, seperti halnya karet, menujukkan sifat elastomer, dapat berdeformasi karena diregangkan dan kembali ke asal apabila dilepas. Beberapa diantaranya polimer rantai seperti polietilen, nylon, dan sebagainya mempunyai molekul-molekul yang tersusun secara teratur membentuk kristal.
Bahan tersebut dinamakan polimer kristal walaupun tidak keseluruhannya mengkristal. Temperatur dimana kristal dalam polimer itu mencair dinamakan titik cair polimer. Polistiren, polimetil metakrilat, dan sebagainya yang strukturnya tidak teratur secara stereo dalam keadaan amorf karena tidak dapat membentuk kristal dengan molekul rantai yang tersusun beraturan, dinamakan
polimer amorf. Akibatnya polimer macam ini tidak mempunyai titik cair dan
melunak kalau dipanaskan.
Sifat-sifat khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut :
1. Kemampuan cetaknya baik. Pada temperatur rendah bahan dapat dicetak dengan penyuntikan, penekanan, ekstruksi, dan seterusnya.
2. Produk ringan dan kuat. Berat jenis polimer rendah dibandingkan dengan logam dan keramik, yaitu n 1,2-1,7 yang memungkinkan membuat barang kuat dan ringan.
3. Banyak 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 ketahannya terhadap air dan zat kimia.
5. Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada cara pembuatannya.
7. Kurang tahan terhadap panas sehingga perlu cukup diperhatikan pada penggunaannya.
8. Kekerasan permukaan yang sangat kurang. 9. Kurang tahan terhadap pelarut.
10.Mudah termuati listrik secara elektrostatik. Kecuali beberapa bahan yang khusus dibuat agar menjadi hantaran listrik, kurang higroskopik dan dapat dimuati listrik.
11.Beberapa bahan tahan abrasi, atau mempunyai koefisien gesek yang kecil
2.3 KOMPOSIT
Komposit adalah gabungan dua atau lebih material yang disatukan oleh suatu matriks. Komposit dapat dikelompokkan berdasarkan kerapatan, kegunaan, dan juga proses pembuatan. Komposit merupakan material kombinasi dari dua atau lebih komponen organik atau inorganik. Sebuah material bertindak sebagai matriks dimana material tersebut memegang segalanya bersama, dan material lainnya bertindak sebagai penguat dalam bentuk serat yang dibenamkan ke dalam matriksnya (Winarto 2009). Natural fibre-reinforced composites merupakan suatu komposit yang terdiri dari serat alam sebagai komponen utamanya dan bahan thermoplastic sebagai matriks. Bahan thermoplastik yang banyak digunakan untuk
natural fibrereinforced composites adalah Polyehtylene (PE), Polyprophylene
(PP), Polystyrene (PS), dan Polyamides (Baillie 2004). Rowell (1997) mengatakan, ada dua hal yang harus dipenuhi untuk menggunakan bahan thermoplastik di dalam natural fibre-reinforced composites yaitu menjadikan bahan berlignoselulosa sebagai penguat dari matriks thermoplastik dan bahan thermoplastik sebagai pengikat dari komponen lignoselulosa tersebut.
Menurut Wulandari (2009), gabungan serat alam dengan Polyethylene dan
Polyprophylene dapat dikelompokkan sebagai upaya penggunaan material yang
karbon yang digunakan, meningkatkan penggunaan material yang dapat diperbaharui, mengurangi dampak lingkungan dari material non-biodegradable.
Baillie (2004) mengatakan, dampak positif bagi lingkungan dari penggunaan
natural fibre-reinforced composites adalah mudah terurai, mengurangi efek rumah
kaca, jenis beragam, menciptakan lapangan pekerjaan di daerah pedesaan, meningkatkan nilai guna dari tanaman pertanian, konsumsi energi rendah, biaya yang digunakan lebih murah. Sedangkan menurut Mohanty et al. (2005), kekurangan menggunakan serat alam dalam produk komposit antara lain mudah menyerap air, mudah terbakar, tingkat keawetan rendah, serta memiliki variasi sifat besar.
Tujuan utama dalam pengembangan produk ini berasal dari satu atau beberapa tujuan bagian penelitian dan pengembangan berikut, yaitu:
1. Mengurangi biaya bahan baku, menggabungkan bahan baku murah dengan bahan baku mahal
2. Mengembangkan produk yang dapat memanfaatkan bahan daur ulang dan produknya sendiri bersifat dapat didaur ulang
3. Menghasilkan produk komposit dengan sifat yang spesifik yaitu bersifat superior dibandingkan dengan bahan penyusunnya.
gaya-gaya yang terjadi. Oleh karena itu untuk bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik dipilih bahan-bahan yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia.
Salah satu keuntungan material komposit adalah kemampuan material tersebut untuk diarahkan sehingga kekuatannya dapat diatur hanya pada arah tertentu yang kita kehendaki, hal ini dinamakan “ tailoring properties”. Dan ini adalah salah satu sifat istimewa komposit, yaitu ringan, kuat, tidak terpengaruh korosi, dan mampu bersaing dengan logam, tidak kehilangan karakteristik dan kekuatan mekanisnya.
2.3.1 Klasifikasi Bahan Komposit
Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan strukturnya. Bahan komposit dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi komposit sering digunakan antara lain seperti :
1. Klasifikasi menurut kombinasi material utama, seperti metal-organic atau
metal anorganic.
2. Klasifikasi menurut karakteristik bulk-form, seperti sistem matrik atau
laminate.
3. Klasifikasi menurut distribusi unsur pokok, seperti continous dan
discontinous.
4. Klasifikasi menurut fungsinya, seperti elektrikal atau struktural (Schwartz, 1984).
Sedangkan klasifikasi untuk komposit serat (fiber-matrik composites) dibedakan menjadi beberapa macam antara lain ;
1. Fiber composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik.
2. Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik.
4. Filled composites adalah gabungan matrik continous skeletal dengan
matrik yang kedua.
5. Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina
(Schwartz,1984 : 16).
Secara umum bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan komposit partikel (particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber composite). Bahan komposit partikel terdiri dari partikel-partikel yang diikat oleh matrik. Bahan komposit partikel pada umumnya lebih lemah dibanding dengan bahan komposit serat, namun memiliki keunggulan seperti ketahan terhadap aus, tidak mudah retak, dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang baik. Bahan komposit serat terdiri dari serat-serat yang diikat oleh matrik yang saling berhubungan. Bahan komposit serat ini terdiri dari dua macam, yaitu serat panjang (continuos fiber) dan serat pendek (short fiber atau whisker). Penggunaan bahan komposit serat sangat efisien dalam menerima beban dan gaya. Karena itu bahan komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat (Hadi, 2000).
Di bawah ini digambarkan klasifikasi bahan komposit yang paling umum dari bahan-bahan komposit,
2.4 POLIPROPILEN 2.4.1 Plastik
Plastik merupakan material yang baru secara luas dikembangkan dan digunakan sejak abad ke-20 yang berkembang secara luar biasa penggunaannya dari hanya beberapa ratus ton pada tahun 1930-an, menjadi 150 juta ton/tahun pada tahun 1990-an dan 220 juta ton/tahun pada tahun 2005. Saat ini penggunaan material plastik di negara-negara Eropa Barat mencapai 60kg/orang/tahun, di Amerika Serikat mencapai 80kg/orang/tahun, sementara di India hanya 2kg/orang/tahun.
Seiring dengan perkembangan tekhnologi, kebutuhan plastic terus meningkat. Data BPS tahun 1999 menunjukan bahwa volume perdagangan plastic impor Indonesia, terutama Polipropilen (PP) Pada tahun 1995 sebesar 136.122,7 ton sedangkan pada tahun 1999 sebesar 182.523,6 ton sehingga pada kurun waktu kurang lebih 4 tahun itu terjadi peningkatan yang cukup signifikan yaitu sebesar 34,15 %. Jumlah itu akan diperkirakan terus meningkat pada tahun-tahun selanjutnya. Sebagai konsekwensinya, peningkatan limbah plastikpun tidak dapat terelakan. Pemanfaatan limbah plastik merupakan upaya menekan pembuangan plastik seminimal mungkin dan dalam batas tertentu, menghemat sumber daya dan mengurangi bahan impor. Pemanfaatan limbah plastik dapat dilakukan dengan pemakaian kembali (reuse) maupun daur ulang.
zat-zat seperti besi dan lain sebagainya. Pemanfaatan dan penggunaan limbah plastik daur ulang dalam pembuatan kembali barang-barang plastik telah berkembang pesat. Hampir seluruh jenis limbah plastik (80 %) dapat diproses kembali menjadi barang semula walaupun harus dilakukan pencampuran dengan bahan baku baru dan aditif untuk meningkatkan kwalitas (Syafitri, 2001). Menurut Hartono (1998) empat jenis limbah plastik yang popular dan laku dipasaran yaitu : Polietilena (PE), High Density Polyetilena (HDPE), asoi, dan
Polipropilena (PP).
Polipropilena termasuk jenis plastik olefin dan merupakan polimer dari propilen. Dikembangkan sejak tahun 1950 dengan berbagai nama dagang seperti :
Bexfane, Dynafilm, Laufaren, Escon, Olefane, Profax. Polipropilena lebih kuat
dan ringan dengan daya tembus uap yang rendah , katahanan yang baik terhadap lemak, stabil terhadap suhu tinggi dan cukup mengkilap. Monomer polipropilena diperoleh dengan pemecahan secara thermal naphta (distalasi minyak kasar) etylen, propilen dan homologues yang lebih tinggi dipisahkan dengan distalasi pada temperature rendah, dengan menggunakan katalis Natta Ziegler Polypropilen dapat diperoleh dari propilen Bost (1980) dalam Syarief (1999) menyatakan bahwa sifat utama dari Polipropilena yaitu :
1. Ringan (kerapatan 0,9 g/cm³), mudah dibentuk, tembus pandang dan jernih dalam pembuatan film.
2. Mempunyai kekuatan tarik lebih besar dari polyethylene (PE). Pada suhu rendah akan rapuh, dalam bentuk murni pada suhu -3000°C mudah pecah sehingga perlu ditambahkan polyethylene atau bahan lain untuk memperbaiki ketahanan terhadap benturan .
3. Lebih kaku dari PE dan tidak gampang sobek sehingga lebih mudah penanganannya.
7. Tahan terhadap asam kuat, basa dan minyak. Tidak terpengaruh pada pelarut oleh suhu kamar kecuali HCL.
8. Pada suhu tinggi polipropilena akan bereaksi dengan benzena, siklena, toluene, terpentin dan asam nitrat kuat.
Polipropilena disusun oleh monomer-monomer yang merupakan senyawa vinil jenuh dengan struktur (CH2=CH-CH3). Polipropilena yang dibentuk dengan
monomer ini melalui proses polimerisasi adisi secara umum ditunjukkan pada gambar (Rosen, 1982) Proses polimerisasi ini akan menghasilkan suatu rantai linier berbentuk –A-A-A-A-A- dengan A adalah polipropilena yang merupakan polimer hidrokarbon.
Gambar 2.4. Polimerisasi Polipropilena
Polimer khas ruang (stereo spesifik) ini khususnya disintesis isotaktik sehingga kekristalinnya tinggi. Karena keteraturan ruang ini rantai dapat terjejal sehingga menghasilkan plastik yang kuat dan tahan panas.
Gambar. 2.5.Struktur Isotaktik Polipropilena
Karakteristik polipropilena menurut Bost (1980) dalam Syarief. (1999). Adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1 Karakteristik Polipropilena
DESKRIPTIF POLIPROPILEN
Densitas Pada suhu 20°C (gr/cm³)
Modulus of Elasticiti (kg/cm²)
Tahanan volumetric (Ohm/cm²)
Konstanta Dialektrik ( 60-108 cycle)
Permeabilitas gas-Nitrogen)
Bahan pembuat plastik dari minyak dan gas sebagai sumber alami, dalam perkembangannya digantikan oleh bahan-bahan sintetis sehingga dapat diperoleh sifat-sifat plastik yang diinginkan dengan cara kopolimerisasi, laminasi, dan ekstruksi
2.5 POTENSI KELAPA
Indonesia memiliki hamparan perkebunan Kelapa terluas di dunia bersaing dengan Philipina. Namun dari sisi perolehan devisa, Indonesia kalah jauh dari Philipina maupun Negara-negara lain. Hal itu terjadi karena sebagian besar hasil sumberdaya alam ini belum diolah secara maksimal. Bahkan beberapa Negara mengambil mentah bahan Kelapa dari Indonesia untuk diolah menjadi produk lanjut dengan value added yang tinggi, untuk diekspor kembali termasuk ke Indonesia.
Namun di daerah-daerah yang potensi kelapanya jauh lebih besar dibanding penduduk, kelapa diolah menjadi kopra dengan teknik tradisional. Di sebagian tempat bahkan hasil kelapa dibiarkan jatuh membusuk. Karena nilai tambah yang diperoleh dari kopra tidak cukup menarik secara ekonomi.
2.5.1 Kelapa
Tanaman kelapa disebut juga tanaman serbaguna, karena dari akar sampai ke daun kelapa bermanfaat, demikian juga dengan buahnya. Buah adalah bagian utama dari tanaman kelapa yang berperan sebagai bahan baku industri. Buah kelapa terdiri dari beberapa komponen yaitu sabut kelapa, tempurung kelapa, daging buah kelapa dan air kelapa. Daging buah adalah komponen utama yang dapat diolah menjadi berbagai produk bernilai ekonomi tinggi. Sedangkan air, tempurung, dan sabut sebagai hasil samping (by product) dari buah kelapa juga dapat diolah menjadi berbagai produk yang nilai ekonominya tidak kalah dengan daging buah (Lay dan Pasang,). Berbagai produk dapat dihasilkan dari buah kelapa
Mutu bahan baku dari buah kelapa dipengaruhi oleh karakter fisiko-kimia komponen buah kelapa, yang secara langsung dipengaruhi oleh jenis dan umur buah kelapa secara tidak langsung oleh lingkungan tumbuh dan pemeliharaan. Lingkungan tumbuh yang sesuai dan pemeliharaan yang baik akan menghasilkan bahan baku bermutu untuk diolah lebih lanjut. Secara umum, kelapa terdiri atas tiga jenis, yaitu kelapa Dalam, kelapa Genjah, dan kelapa Hibrida. Ketiga jenis kelapa ini berbeda saat mulai berbuah, jumlah produksi buah, dan komposisi kimia buah. Faktor yang sangat mempengaruhi mutu bahan baku hasil samping kelapa adalah komposisi kimia buah.
lebih baik dibandingkan dengan buah kelapa Genjah dan Hibrida. Untuk industri air kelapa ke tiga jenis kelapa ini tidak jauh berbeda. Umur buah menunjukkan tingkat pertumbuhan buah kelapa, dimulai pada bulan ketiga, berat buah maksimum dicapai pada bulan ke tujuh, sedangkan volume pada bulan ke delapan. Tempurung terbentuk pada bulan ke tiga dan mencapai maksimum pada bulan ke sembilan. Daging buah mulai terlihat pada bulan ketujuh dan mencapai berat maksimum pada bulan ke duabelas. Pada bulan ke tujuh pada saat berat buah maksimum proporsi komponen buah terdiri atas 62% sabut, 7% tempurung, 1% daging buah, sisanya adalah air. Pada saat panen (12 bulan), proporsi berat basah sabut 56%, tempurung 17%, daging buah 27%; proporsi berat kering sabut 42%, tempurung 28%, dan daging buah 30% . Allorerung, D., dan A. Lay. (1998)
Mutu tertinggi dari produk hasil samping akan tercapai pada saat umur buah 13 bulan terkecuali untuk nata de coco, pada umur demikian pertumbuhan buah sudah berhenti, kadar air pada sabut sudah turun dan kandungan abu juga rendah. Sedangkan untuk nata de coco pada umur 13 bulan kandungan minyak pada air kelapa mulai meningkat yang menyebabkan rendahnya mutu nata de coco.
2.5.2 Tempurung Kelapa
Gambar 2.6. Limbah Tempurung Kelapa
Komposisi kimia tempurung kelapa menurut Scrib (2010), yang biasa terdiri atas :
1. Selulosa 26,60%, 2. Pentosan 27,70%, 3. Lignin 29,40%, 4. Abu 0,60%,
5. Solvent ekstraktif 4,20%, 6. Uronat anhidrat 3,50%, 7. Nitrogen 0,11%, 8. dan air 8,00%
Gambar 2.7. Bagan Pemanfaatan Kelapa
Tempurung kelapa yang dulu hanya digunakan sebagai bahan bakar, sekarang sudah merupakan bahan baku industri cukup penting, walaupun menjadi hasil sampingan seperti papan partikel.
2.5.3 Potensi Tempurung
Di basis-basis Petani Kopra – mulai dari Halmahera sampai Natuna dan Aceh – hasil samping dari industri Kopra, yakni Tempurung, kebanyakan tidak ada pengolahan lanjut. Hanya di beberapa tempat, tempurung diolah menjadi Arang dengan teknik tradisional dengan nilai tambah yang rendah. Di berbagai tempat, Tempurung itu bertumpuk bertahun-tahun, kalau tidak dibakar begitu saja hanya sekedar untuk membersihkan. Setiap tahun tidak kurang ada 2.600.000 ton tempurung dari perkebunan rakyat, sedangkan dari perkebunan negara dan Swasta
TEM PURUNG KELAPA
Pirolicin
Arang
Serbuk
Kerajinan
Pengaw et
Arang Akt if Briket
60.000 ton. Pada saat yang sama, volume ekspor Arang Tempurung kelapa 9.500 ton.
Hal itu menunjukkan bahwa dari sisi ketersediaan bahan baku, Industri Pengolahan Tempurung bias dikembangkan secara massif di berbagai tempat di Indonesia, untuk menciptakan lapangan kerja maupun untuk meraih nilai tambah yang tinggi. Sedangkan dari sisi pasar, semua tahu bahwa krisis energi yang terjadi di seluruh dunia (yang terlanjur dimanjakan oleh bahan bakar mineral) akan dengan sendirinya membuka peluang bagi Bahan Bakar Nabati (BBN) dalam berbagai bentuk.
2.6. KARAKTERISASI PAPAN PARTIKEL KOMPOSIT
Karakterisasi dari papan partikel komposit dilakukan untuk mengetahui dan menganalisis campuran polimer dengan serat. Karakterisasi dilakukan dengan menggunakan standar JIS A 5908-2003 yang meliputi sifat fisik seperti densitas, daya serap air dan pengembangan tebal dan sifat mekanis seperti keteguhan patah (MOR), kuat lentur (MOE), keteguhan rekat internal (internal bond), kuat impak.
Karakteristik papan partikel komposit dari beberapa standar sebagai acuan untuk menentukan kwalitas papan partikel tersebut diperlihatkan tabel berikut :
Tabel 2.2. Sifat Fisis dan Mekanis dari Berbagai Standar
No. Sifat Fisik dan Mekanik SNI 03-2105-2006 1. Kerapatan (gr/cm3) 0,5 - 0,9
2. Kadar air (%) < 14
3. Pengembangan tebal(%) Maks 12
4. MOR (kg/cm2) Min 80
5. MOE (kg/cm2) Min 15.000
(kg/cm2) 7. Kuat Impak
(Sumber : Standar Nasional Indonesia 03-2105-2006)
2.6.1 Pengujian Sifat Fisik
Untuk mengetahui sifat-sifat fisik papan partikel komposit dilakukan pengujian kerapatan (ρ), kadar air (KA) dan pengembangan tebal (PT) seperti berikut :
a. Kerapatan
Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volome kering udara, sampel berukuran 10cm x 10cm x 1cm ditimbang beratnya, lalu diukur rata-rata panjang, lebar dan tebalnya untuk menentukan volumenya. Kerapatan sampel papan partikel komposit dihitung dengan rumus :
ρ = ... ( 2.1 ) Dimana :
ρ : kerapatan (gr/cm3) m : massa sampel (gr) v : volume sampel (cm3)
b. Kadar Air
Kadar air dihitung dari massa sampel sebelum dan sesudah di oven dari sampel berukuran 5cm x 5cm x 1cm dengan rumus :
Dimana :
KA : kadar air (%)
m1 : massa awal sampel (gr)
m2 : massa akhir sampel (gr)
c. Pengembangan Tebal
Pengembangan tebal dihitung atas tebal sebelum dan sesudah perendaman dalam air selama 24 jam pada samper berukuran 5cm x 5cm x 1cm, dengan rumus :
PT = × 100% ... ( 2.3 )
Dimana :
PT : pengembangan tebal (%)
T1 : tebal sampel sebelum perendaman (cm)
T1 : tebal sampel sesudah perendaman (cm)
2.6.2 Pengujian Sifat Mekanik
Untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari suatu bahan dilakukan beberapa pengujian dengan mengacu pada standar yang digunakan.
a. Pengujian Modulus of Rufture (MOR)
Pengujian kekuatan patah (Modulus of Rufture) dilakukan dengan
Universal Testing Machine (UTM) dengan menggunakan lebar batang
penyangga (jarak sangga) 15 kali tebal sampel, tetapi tidak kurang dari 15 cm. Nilai MoR dihitung dengan rumus :
MoR =
Dimana :
MOR : Modulus of Rufture (kgf/cm2) b : lebar sampel (cm) P : berat beban maksimum (kgf) d : tebal sampel (cm) L : jarak sangga (cm)
Gambar 2.8 Universal Testing Machine (UTM) Alat Uji MOE/MOR b. Pengujian Kuat Lentur
Pengujian kuat lentur (Modulus of Elasticity) dilakukan bersama-sama dengan pengujian keteguhan atau kekuatan patah, dengan menggunakan sampel yang sama. Besarnya defleksi yang terjadi pada saat pengujian dicatat pada setiap selang beban tertentu, nilai MoE dihitung dengan rumus:
MOE = ∆
Dimana :
MOE : Modulus of Elasticity (kgf/cm2) b : lebar sampel (cm) ∆P : berat beban sebelum batas
proporsi (kgf)
d : tebal sampel (cm)
L : jarak sangga (cm) △Y : lenturan pada beban (cm)
Gambar 2.8. Pemasangan Sampel
Gambar 2.9. Pemasangan sampel MOE/MOR Jarak Sangga (L)
Beban
Sampel
Tebal Sampel (d)
c. Pengujian Kuat Impak
Untuk pengujian kuat impak sampel berukuran 5 cm x 10 cm x 1 cm. Pengujian impak dapat dilakukan dengan menggunakan alat Wolpert Type : CPSA Cap: 4 Joule model Charpy, Perbedaan Charpy dengan Izod adalah peletakan spesimen. Pengujian dengan menggunkan charpy lebih akurat
karena pada Izod, pemegang spesimen juga turut menyerap energi, sehingga
energi yang terukur bukanlah energi yang mampu di serap material
seutuhnya. Uji impak ini bertujuan untuk menguji ketahanan papan serat dekoratif terhadap benturan akibat dijatuhkannya pemberat secara vertikal ke permukaannya.
Gambar 2.10. Salah Satu Alat Uji Kuat Impak
d. Keteguhan Rekat Internal (Internal bond = IB)
kemudian kedua blok besi ditarik tegak lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum. Nilai keteguhan rekat internal dihitung menggunakan rumus :
IB=
× ……….( 2.6 )
Dimana :
IB = Internal Bond (Kgf/cm2)
B = Beban maksimum (Kgf) P = Panjang (cm)
L = Lebar (cm)
Di bawah ini dapat diilustrasikan konsep pengujian keteguhan rekat internal dengan sebuah gambar sebagai berikut:
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 WAKTU DAN LOKASI PENELITIAN
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Polimer jurusan Kimia Universitas Sumatera Utara (USU). Sedangkan untuk pengujian Mekanik dilaksanakan di Laboratorium Mekanik Fisika Universitas Sumatera utara. Penelitian ini dilaksanakan mulai Bulan Desember 2010 hingga April 2011
3.2 ALAT DAN BAHAN 3.2.1 Alat Penelitian
Set alat Hot- press Type: IL.70.110/220V
Set alat uji kuat impak Wolpert Type:CPSA
Cap: 4Joule
Set alat ekstruder MIFOL BRS 896
Set alat Universal Testing Machine Type: SC-2 DE,Cap. 2000kgf
Neraca Ohaus Dengan ketelitian :
0.01g
Jangka sorong Ketelitian : 0,05 mm
Stop watch Analog
Oven Blower
Desikator Bahan Kaca
Gergaji
Skrap
Martil
Corong plastik
Ayakan
Penggaris
Pisau
Stop Watch
Gelas ukur
Ember Plastik
Neraca Analitis Dengan ketelitian :
0.01 g
3.2.2 Bahan Penelitian
Bahan - bahan yang di Pergunakan dalam penelitian ini antara lain adalah : a. Serbuk tempurung kelapa dari kelapa Diski kampung lalang
b. Polipropilen daur ulang
c. Aseton membersihkan cetakan d. Wax untuk pelekang cetakan. e. Alumunium foil
f. Air bersih (Aquades)
g. Detergen untuk membersihkan Polipropilen Daur ulang h. Maleat anhidrida
i. Benzoil Feroksida j. Xylena
3.3 VARIABEL PENELITIAN
- Polipropilen daur ulang dengan Persentase 70%, 60%, 50%, 40%, 30%
- Selanjutnya fraksi volume Serbuk tempurung Kelapa dengn Persentase sebesar 30%, 40%, 50%, 60%, 70%
2. Variabel Terikat : a. Uji Kerapatan b. Uji Kadar Air
c. Uji Pengembangan Tebal
d. Uji Kuat Patah (MOR)
e. Uji Kuat Lentur (MOE) f. Uji Kuat Rekat Internal g. Uji Kuat Impak
3.4 PROSEDUR PENELITIAN
Adapun prosedur yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : 3.4.1 Persiapan Contoh uji
3.4.1.1 Perlakuan terhadap Tempurung Kelapa
a) Tempurung kelapa yang sudah dipilih dibersihkan dari sabutnya sehingga benar-benar bersih
b) Tempurung yang sudah bersih di hancurkan sehingga berbentuk serbuk dengan ukuran 80 mess
c) Serbuk tempurung kelapa dijemur di panas matahari sehingga benar benar kering
e) Sampel yang sudah kering dijadikan sebagai filler atau bahan pengisi pada papan partikel.
3.4.1.2 Perlakuan Terhadap Polipropilen Daur Ulang
a) Polipropilen (PP) daur ulang diperoleh dari limbah Gelas minuman Aquades yang tidak dipergunakan lagi.
b) Aqua gelas bekas dibersihkan dengan menggunakan air dicampur detergen, dibasuh dengan air lalu dikeringkan dibawah sinar matahari.
c) Kemudian polipropilena daur ulang yang telah bersih dipotong-potong dengan ukuran ± 0,5cm x 0,5cm.
3.4.1.3 Pembuatan Coupling Agent
Coupling agent adalah tahapan dalam mempercepat pencampuran
antara filler dan matriks serbuk tempurung kelapa dengan plastik polipropilena, tahap-tahap dalam pengadonan ini disesuaikan dengan proses yang dipergunakan. Menurut Han (1990) kondisi pengadonan yang paling berpengaruh dalam pembuatan komposit adalah suhu, laju rotasi, dan waktu pengadonan. Dalam penelitian ini blending dilakukan dengan cara mencampurkan serbuk tempurung kelapa dengan polipropilen daur ulang yang dicampur secara merata dengan langkah-langkah sebagai Berikut:
a) Potongan polipropilena ditimbang sebanyak 135 gr, benzoil peroksida sebanyak 10 gr dan maleat anhidrida 51 gr.
c) Lalu diuapkan pelarutnya dalam oven. Lalu diuapkan pelarutnya dalam oven. Selanjutnya diektrusi dalam alat ekstruder pada suhu 170oC hingga terbentuk polyblend.
d) Selanjutnya coupling agent siap digunakan
3.4.2 Pembuatan Komposit
Setelah proses pencampuran selesai, Polyblend diletakkan kedalam cetakan didalam bingkai yang terbuat dari baja stailness dengan ukuran bagian dalam 25,0 cm x 25,0 cm x 1,0 cm dimana plat baja telah
Gambar. 3.1. Alat Cetakan Papan Lembaran
dilapisi dengan aluminium foil. Sampel kemudian diletakkan diantara dua pemanas dengan suhu 170oC selama ± 10 menit tanpa tekanan dari alat. Kemudian dilanjutkan dengan memberi tekanan sedikit demi sedikit selama ± 20 menit.
air dan dilepaskan dari cetakan, kemudian dibiarkan sampai mencapai suhu kamar. Papan partikel komposit siap untuk dipotong sesuai dengan kebutuhan.
Pada saaat pembentukan lembaran komposisi serbuk Tempurung kelapa dan plastic dibuat dengan 5 perbandingan masing-masing dengan spesifikasi sebagai berikut :
LEMBARAN
KOMPOSISI
PLASTIC
SERBUK TEMPURUNG KELAPA
I 30% 70%
II 40% 60%
III 50% 50%
IV 60% 40%
V 70% 30%
Tabel. 3.1 Komposisi perbandingan Matriks bahan 3.4.3 Pembuatan Sampel
Sampel yang telah dicetak berbentuk lempengan dan dipotong potong menurut sampel pengujian. Bentuk-bentuk sampel uji dibuat sesuai standar dan setiap sampel pengujian berbeda.
Gambar 3.2. Ukuran sampel Uji Berdasarkan SNI 03-2105-2006 Keterangan :
A : Sampel untuk uji kerapatan dan kadar air B : Sampel untuk uji MOR dan MOE
C : Sampel untuk uji pengembangan tebal D : Sampel untuk uji kuat rekat internal E : Sampel untuk uji kuat impak
20,0 cm
5,0 cm 5,0 cm
2,5 cm
2,5 cm 10,0 cm
5,0 cm
5,0 cm
5,0 cm 5,0 cm 5,0 cm
B
A
C D
3.5. DIAGRAM ALIR PENELITIAN
3.5.1. Penyiapan Polipropilena (PP) Hasil Daur Ulang
Gambar 3.3. Diagram Alir Penyiapan PP Hasil Daur Ulang PP (aqua gelas bekas)
PP siap guna
Dibersihkan dgn campuran air + detergen
3.5.2. Penyiapan Serbuk Tempurung Kelapa (STK)
Di bawah ini dapat kita lihat proses persiapan pembentukan serbuk tempurung kelapa, dari tahap awal hingga menjadi bahan baku yang sudah siap digunakan.
Dibersihkan dari pasir, dll.
Direndam dengan air dan detergen
selama ± 2 jam, kemudian diurai
Dicacah dengan
Di saring dengan ayakan 80 mess Dijemur di bawah matahari sampai
kering
Dikeringkan dengan oven blow er 50oC Sampai benar-benar Kering
TEM PURUNG KELAPA
Serbuk Tempurung Kelapa
Kering
Serbuk Tempurung Kelapa Kering Bebas
Kotoran dan Air
Serat STK Siap Guna
Dijemur di bawah matahari sampai
3.5.3. Pembuatan Papan Partikel
Dicampur dalam suatu w adah pencampuran
Diektruksi dengan ekstruder Pada suhu 150oC
Dikeluarkan dari ekstruder
Dicetak dalam cet akan dengan hot press menjadi papan partikel
M odulus Elastisitas (M OE) Kuat Rekat Internal Kuat Impak Dipotong sesusi kebutuhan
Pengambilan Data
Hasil dan Pembahasan
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 SIFAT- FISIS PAPAN PARTIKEL 4.1.1 Hasil Pengujian Kerapatan
Kerapatan merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan perbandingan antara massa benda terhadap volumenya atau banyaknya massa zat per satuan volume. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan berkisar antara 0.80 gr/cm3 sampai dengan 0,91 gr/cm3, nilai kerapatan tertinggi pada komposisi 30:70 dan yang terendah pada komposisi 70:30 perbandingan antara Polipropilen dengan serbuk tempurung kelapa.
Gambar 4.1. Grafik Nilai Kerapatan
Kerapatan yang dihasilkan sudah mencapai kerapatan yang telah menjadi standart yang diinginkan yaitu 0,8 gr/cm3. Akan tetapi pada perbandingan 30:70, dan 40:60 untuk Polipropilen banding serbuk tempurung kelapa terjadi kerapatan yang cukup tinggi 0.90 - 0.91 gr/cm3. Hal tersebut menunjukkan bahwa distibusi
0,913
Serbuk Tempurung Kelapa (STK) cukup dominan sehingga terjadi penguatan pada papan partikel tersebut, hal ini menyebabkan penguatan terjadi cukup tinggi. Dan pada komposisi 50:50 – 70:30 terjadi pendistribusian sedikit lebih merata dalam hal rekatan dari polipropilen dan partikel-partikel tempurung kelapa dapat terikat dengan baik ini menghasilkan hasil kerapatan yang didapat lebih optimal yaitu 0.80 – 0.86 gr/cm3 sehingga sesuai dengan (SNI) 03- 2105 – 2006 .
Hasil penelitian menunjukkan bahwa papan partikel yang dihasilkan termasuk dalam kategori kerapatan sedang dan kerapatan tinggi. Untuk komposisi 30:70, 40:60 dikategorikan kerapatan tinggi dan komposisi, 50:50, 60:40, 70:30 dikategorikan kerapatan sedang. Kategori ini disesuaikan dengan penggolongan menurut Tsoumis (1991) yang membagi papan partikel menjadi papan partikel dengan kerapatan rendah (0,25 gr/cm3 – 0,40gr/cm3) kerapatan sedang (0,40gr/cm3 -0,80gr/cm3) dan kerapatan tinggi (0,80gr/cm3 – 1,20gr/cm3).
Standar Nasional Indonesia (SNI) 03- 2105 – 2006, papan partikel, mensyaratkan nilai kerapatan papan partikel sebesar (0,50 – 0,90) gr/cm3. Jadi sebagian besar papan partikel yang dihasilkan telah memenuhi persyaratan yang di tetapkan.
4.1.2.Hasil Pengujian Kadar Air
Kadar air menunjukkan besarnya kandungan air di dalam suatu benda yang dinyatakan dalam persen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar air papan partikel yang dihasilkan berkisar antara 0,24% untuk komposisi 70:30 sampai dengan 0,69 % untuk komposisi 30:70 untuk polipropilen dengan serbuk tempurung kelapa (STK).
Gambar 4.2. Grafik Nilai Kadar Air
Hasil penelitian menunjukkan nilai kadar air rendah. Hal ini disebabkan plastik polipropilena yang digunakan sebagai matrik bersifat hidropobik, sehingga papan partikel tidak mudah menyerap uap air dari lingkungannya, berdasarkan perlakuan komposisi bahan menunjukkan bahwa semakin banyak serbuk tempurung kelapa (STK) maka kadar air juga semakain tinggi. Hal ini disebabkan oleh sifat dari Serbuk tempurung kelapa adalah sebagai salah satu bahan berlegnisellulosa yang hidrofinik, Malloney (1993).
Standar Nasional Indonesia (SNI) 03 – 2105 – 2006, papan partikel, mensyaratkan nilai kadar air papan partikel < 14%. Dari hasil pengujian semua papan komposit yang dihasilkan tidak mencapai kadar air minimum yang disyaratkan. Rendahnya kadar air papan komposit yang dihasilkan diduga disebabkan perlakuan panas pengempaan dengan menggunakan suhu 170 0C yang membuat kadar air pada papan komposit mengalami penguapan serta tercampur secara meratanya antara serbuk tempurung kelapa dengan polipropilena pada saat di blending dengan menggunakan eksruder, penjemuran serta penguapan yang kontiniu juga mempengaruhi kadar air
0,693583
bahan. Hasil tersebut sangat baik untuk penggunaan interior dan eksterior karena nilai kadar air sangat rendah.
4.1.3.Hasil Pengujian Pengembangan Tebal
Pengembangan tebal adalah besaran yang menyatakan pertambahan tebal contoh uji dalam persen terhadap tebal awalnya setelah contoh uji direndam dalam air pada suhu kamar selama 24 jam. Hasil rata-rata pengembangan tebal berfariasi antara 0.35 % untuk komposisi 60:40 hingga 1,64% untuk komposisi 30:70 untuk variasi polipropilen dengan serbuk tempurung kelapa (STK). Pada Variasi 30:70 sangat tinggi dikarenakan jumlah persentase plastik polipropilen lebih sedikit, sehingga plastik polipropilen tidak dapat mengikat secara sempurna serbuk tempurung kelapa, hal ini mengakibatkan penyerapan air lebih tinggi sehingga pengembangan tebal juga sangat dominan.
Gambar 4.3. Grafik Nilai Pengembangan Tebal
Standar Nasional Indonesia (SNI) 03 –2105 – 2006, Papan Partikel, nilai pengembangan tebal yang di isyaratkan maksimum 12%. Sedangkan nilai pengembangan tebal papan komposit yang dihasilkan dari pengujian dibawah
1,64
12%, sehingga papan komposit memenuhi standar. Dengan demikian papan komposit cenderung memiliki sifat hidrofobik sehingga lebih tahan terhadap air. Terjadinya perbedaan yang sangat ekstrim pada grafik adalah dikarenakan tidak merataannya campuran antara serbuk tempurung kelapa dengan plastik daur ulang polipropilena sehingga pada variasi volume plastik polipropilen daur ulang dan serbuk tempurung kelapa 30:70 terjadi kenaikan yang tinggi sampai melewati batas yaitu: 1,64 %, ini merupakan persetase yang tertinggi dibandingkan dengan persentase komposisi yang lain.
Hal ini dikarenakan sedikitnya jumlah plastik Polipropilen dan tidak merata pencampurannya maka uji pengembangan tebal sangat tinggi bila di bandingkan dengan variasi-variasi yang lainnya. Hal ini juga sesuai dengan penelitian yang dilakukan Peristiawan, Danu (2009) yang menarik sebuah kesimpulan dari permasalahan diatas yaitu: “yang menyebabkan terjadi variasi pada nilai pengembangan tebal ini diduga serupa dengan penyebab terjadinya variasi pada nilai kadar air papan, yaitu ketidakmerataan campuran cocopeat dengan plastik polyethylene. Cocopeat sangat mudah untuk menyerap air sehingga dengan adanya permukaan cocopeat yang tidak dilapisi oleh plastik menyebabkan air mudah masuk ke dalam papan”.
4.2. SIFAT MEKANIK PAPAN PARTIKEL
4.2.1.Hasil Pengujian Modulus Of Rupture (MOR)
Gambar 4.4. Grafik Nilai Modulus Of Rupture (MOR)
Hasil penelitian menunjukkan semakin banyak kadar plastik polipropilena maka kelenturannya semakin semakin tinggi, sebaliknya semakin banyak serbuk tempurung kelapa (STK) kelenturannya semakin menurun. Ini karena kekuatan lentur polipropilena sangat besar berkisar (4,2– 5,6) Kgf/mm2. Surdia. T. dan Saito. (1999), pada perbandingan Polipropilena dan serbuk tempurung Kelapa (STK) 70:30 terjadi penurunan yaitu 248,58 Kgf/cm2 diduga dikarenakan pencampuran antara serbuk tempurung kelapa dan plastik polipropilen daur ulang dicampurkan secara manual, hal ini yang menyebabkan percampuran papan partikel tidak merata.
Standar Nasional Indonesia (SNI) 03 – 2105 – 2006, papan partikel, mensyaratkan nilai kuat lentur (MOR) minimal 80 Kgf/cm2. Dengan demikian papan komposit yang dihasilkan memenuhi standar yang di tetapkan. Dengan demikian papan komposit yang dihasilkan berdasarkan MOR-nya sangat baik.
4.2.2.Hasil Pengujian Modulus Elastis
Modulus of Elastis (MoE) merupakan besaran dalam bidang teknik yang
menunjukkan ukuran ketahanan material (dalam hal ini papan partikel) menahan beban dalam batas proporsi (sebelum patah).
Gambar 4.5. Grafik Nilai Modulus Elastisitas
Hasil pengujian menunjukkan nilai MOE yang terendah pada komposisi 40:60 sebesar 6399,35 Kgf/cm2 sedangkan yang tertinggi pada komposisi 50:50 sebesar 8737,51 Kgf/cm2. Hal ini diduga karena pencampuran serbuk tempurung kelapa (STK) dengan polipropilena daur ulang yang sebanding sehingga menghasilkan MOE yang paling besar.
Nilai MOE papan partikel yang dihasilkan masih jauh berada dibawah standar. Standar Nasional Indonesia (SNI) 03 -2105-2006, Papan Partikel, yang mensyaratkan nilai MOE minimal 20.000 Kgf/cm2. Di duga hal
8678,05
