Penelitian ini dilakukan dengan beberapa pengujian untuk mengetahui pengaruh variasi jenis lapisan pelindung terhadap waktu cuaca pada komposit plastik PP-karet. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian pemaparan cuaca (weathering test), pengamatan spesimen dengan foto makro pengujian bending, dan pengamatan dengan SEM.
A. Pengujian Pemaparan Cuaca
Komposit PP-karet dipaparkan pada ruangan terbuka selama 12 minggu di Stasiun Klimatologi Fakultas Pertanian UNS, Jumantono, Karanganyar. Berikut data klimatologi selama proses pemaparan cuaca berlangsung:
Tabel 4. 1 Rata-rata cuaca bulanan Stasiun PUSLITBANG FP UNS Bulan Suhu Udara (0C) Kelembaban Udara (%) Penyinaran (%)
Rata-rata Rata-rata Rata-rata
Desember 2013 26,8 82,9 76,2
Januari 2014 26,6 83,1 66,7
Februari 2014 27,5 80,4 85,4
Sumber: Stasiun PUSLITBANG FP.UNS, Jumantono, Karanganyar Tabel 4. 2 Rata-rata penguapan panci terbuka dan piche
Bulan Tinggi Air (mm) Beda Tinggi Air (H) (mm) Penguapan E=P+H Hujan P (mm) Suhu Air (0C) Angin 0,5 m Max Min Force
Desember 2013 47,0 52,9 3,6 9,5 36,3 25,5 7587,9
Januari 2014 60,4 64,4 3,3 7,3 36,4 31,1 8434,5
Februari 2014 61,4 64,6 3,7 6,9 36,0 25,3 9105,0
Sumber: Stasiun PUSLITBANG FP.UNS, Jumantono, Karanganyar
Tabel 4.1 memperlihatkan bahwa selama proses pemaparan cuaca suhu udara rata-rata tiap bulan tidak mengalami perubahan yang signifikan sehingga spesimen komposit yang diuji menerima suhu yang hampir sama.
Suhu udara dipengaruhi oleh faktor kelembaban udara dan penyinaran matahari. Rata-rata kelembaban udara tertinggi terjadi pada bulan Januari sebesar 83,1%, sedangkan penyinaran matahari tertinggi pada bulan Februari sebesar 85,4%. Semak
akan semakin rendah.
Tabel 4.2 memperlihatkan bahwa penguapan yang terjadi pada bulan Januari paling kecil sebesar 3,3 mm. Hal ini disebabkan pada bulan Januari penyinaran matahari paling rendah 66,7%.
B. Pengamatan Foto Makro
Popa dkk (2013) menyatakan bahwa komposit PP mengalami penurunan parameter kekasaran setelah terjadi degradasi ultraviolet dan kekakuan komposit akan meningkat denga
4.1 menunjukkan
menerima pemaparan cuaca (
permukaan bidang rata dan halus. Pemudaran warna mulai terjadi pada minggu ke-4 dan terbentuk celah/retakan. Retakan akan membesar hingga minggu ke-12 dan warn
secara langsung akan semakin memudar.
Gambar (a) minggu
ke-Suhu udara dipengaruhi oleh faktor kelembaban udara dan penyinaran rata kelembaban udara tertinggi terjadi pada bulan Januari sebesar 83,1%, sedangkan penyinaran matahari tertinggi pada bulan Februari sebesar 85,4%. Semakin tinggi penyinaran matahari maka kelembaban udara akan semakin rendah.
Tabel 4.2 memperlihatkan bahwa penguapan yang terjadi pada bulan Januari paling kecil sebesar 3,3 mm. Hal ini disebabkan pada bulan Januari penyinaran matahari paling rendah 66,7%.
Pengamatan Foto Makro
(2013) menyatakan bahwa komposit PP mengalami penurunan parameter kekasaran setelah terjadi degradasi ultraviolet dan kekakuan komposit akan meningkat dengan bertambahnya waktu pemaparan.
kondisi komposit PP-karet tanpa pelapisan sebelum menerima pemaparan cuaca (minggu ke-0) berwarna hitam dengan permukaan bidang rata dan halus. Pemudaran warna mulai terjadi pada dan terbentuk celah/retakan. Retakan akan membesar hingga dan warna komposit pada permukaan yang terkena pemaparan secara langsung akan semakin memudar.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4.1 Komposit PP-karet tanpa pelapisan -0 (b) minggu ke-4, (c) minggu ke-8, (d) minggu ke
µm µm
µm µm
Suhu udara dipengaruhi oleh faktor kelembaban udara dan penyinaran rata kelembaban udara tertinggi terjadi pada bulan Januari sebesar 83,1%, sedangkan penyinaran matahari tertinggi pada bulan Februari in tinggi penyinaran matahari maka kelembaban udara
Tabel 4.2 memperlihatkan bahwa penguapan yang terjadi pada bulan Januari paling kecil sebesar 3,3 mm. Hal ini disebabkan pada bulan Januari
(2013) menyatakan bahwa komposit PP mengalami penurunan parameter kekasaran setelah terjadi degradasi ultraviolet dan kekakuan n bertambahnya waktu pemaparan. Gambar karet tanpa pelapisan sebelum ) berwarna hitam dengan permukaan bidang rata dan halus. Pemudaran warna mulai terjadi pada dan terbentuk celah/retakan. Retakan akan membesar hingga a komposit pada permukaan yang terkena pemaparan
(a)
(c Gambar (a) minggu
ke-Cat minyak terbuat dari bahan dasar pada campuran polyurethane
2000). Gambar 4.2
minyak sebelum menerima pemaparan cuaca (
mengkilap dengan permukaan halus dan rata. Perubahan warna terjadi mulai minggu ke-8 dengan warna sedikit lebih kusam.
minyak tidak terlalu terlihat hal ini karena polyurethane memberikan ketahanan abrasi dan stabilitas cahaya.
Waterproof berbasis
tinggi, tahan terhadap UV, tetapi kurang kuat untuk bagian yang te terus menerus. Gambar
pelapisan cat waterproof
berwarna putih. Perubahan warna terjadi mulai sedikit lebih kusam dan timbul flek pad memudar pada minggu ke
(a) (b)
c) (d)
Gambar 4.2 Komposit PP-karet pelapisan cat minyak -0 (b) minggu ke-4, (c) minggu ke-8, (d) minggu ke Cat minyak terbuat dari bahan dasar polyurethane. Penambahan
polyurethane membuat polimer tahan akan korosi (Howarth, 4.2 menunjukkan kondisi komposit PP-karet pelapisan cat minyak sebelum menerima pemaparan cuaca (minggu ke-0) berwarna putih mengkilap dengan permukaan halus dan rata. Perubahan warna terjadi mulai
dengan warna sedikit lebih kusam. Perubahan warna
yak tidak terlalu terlihat hal ini karena polyurethane memberikan ketahanan abrasi dan stabilitas cahaya.
berbasis elastomeric (polimer) mempunyai sifat elastis yang tinggi, tahan terhadap UV, tetapi kurang kuat untuk bagian yang te
Gambar 4.3 menunjukkan kondisi komposit PP waterproof sebelum menerima pemaparan cuaca (minggu ke berwarna putih. Perubahan warna terjadi mulai minggu ke-4 dengan warna sedikit lebih kusam dan timbul flek pada permukaannya. W arna semakin
minggu ke-12 dan flek sedikit lebih luas.
µm µm
µm µm
minggu ke-12 . Penambahan acrylic membuat polimer tahan akan korosi (Howarth,
karet pelapisan cat berwarna putih mengkilap dengan permukaan halus dan rata. Perubahan warna terjadi mulai Perubahan warna pada cat yak tidak terlalu terlihat hal ini karena polyurethane memberikan
(polimer) mempunyai sifat elastis yang tinggi, tahan terhadap UV, tetapi kurang kuat untuk bagian yang terkena air kondisi komposit PP-karet
minggu ke-0) dengan warna a permukaannya. W arna semakin
(a)
(c) Gambar 4. (a) minggu ke-0
Unsaturated polyester Radiasi ultra violet disebut fotodegradasi
pengapuran, perubahan warna, dan menurunnya sifat (Aloma dkk, 2005).
pelapisan resin unsaturated polyester
(minggu ke-0) berwarna putih. Perubahan warna terjadi mulai dengan warna dan timbul flek dan
Howarth (2000 bahan kimia, tahan korosi
akan menguning jika mengalami paparan menunjukkan kondisi komposit PP
menerima pemaparan cuaca ( licin. Perubahan warna terjadi mulai Warna semakin meng
(a) (b)
(c) (d)
4.3 Komposit PP-karet pelapisan cat waterproof 0, (b) minggu ke-4, (c) minggu ke-8, (d) minggu ke Unsaturated polyester merupakan salah satu jenis polimer
ultra violet dapat memutuskan ikatan kimia dalam polimer. Proses ini fotodegradasi yang pada akhirnya menyebabkan keretakan, pengapuran, perubahan warna, dan menurunnya sifat-sifat fisik tertentu
2005). Gambar 4.4 menunjukkan kondisi komposit PP unsaturated polyester sebelum menerima pemaparan cuaca ) berwarna putih. Perubahan warna terjadi mulai minggu ke dengan warna dan tim bul flek dan void.
Howarth (2000), menyatakan resin epoxy memiliki sifat adhesi, bahan kimia, tahan korosi, dan fleksibilitas tetapi mempunyai kecenderungan akan menguning jika mengalami paparan ultraviolet. Gambar
kondisi komposit PP-karet pelapisan resin repoxy
menerima pemaparan cuaca (minggu ke-0) berwarna putih dan permukaan Perubahan warna terjadi mulai minggu ke -4 dengan warna menguning. Warna semakin mengkuning pada minggu ke-12.
µm µm µm µm waterproof minggu ke-12 thermoset. dapat memutuskan ikatan kimia dalam polimer. Proses ini
menyebabkan keretakan, sifat fisik tertentu kondisi komposit PP -karet sebelum menerima pemaparan cuaca
minggu ke-4
memiliki sifat adhesi, tahan dan fleksibilitas tetapi mempunyai kecenderungan
Gambar 4.5 repoxy sebelum ) berwarna putih dan permukaan
(a)
(c)
Gambar 4.4 Komposit PP (a) minggu ke-0
(a)
(c) Gambar (a) minggu ke-0
(a) (b)
(c) (d)
Komposit PP-karet pelapisan resin unsaturated polyester 0, (b) minggu ke-4, (c) minggu ke-8, (d) minggu ke
(a) (b)
c) (d)
Gambar 4.5 Komposit PP-karet pelapisan resin repoxy 0, (b) minggu ke-4, (c) minggu ke-8, (d) minggu ke
µm µm µm µm µm µm µm µm unsaturated polyester minggu ke-12 minggu ke-12
C. Pengujian Bending
Hasil pengujian bending pada
pemaparan cuaca kekuatan bending mengalami bending komposit PP
komposit dengan lapisan
terendah komposit tanpa lapisan sebesar 13,504 MPa. Pada proses pemaparan selama 12 minggu
dengan lapisan unsaturated polyester bending terkecil adalah komposit PP MPa.
Gambar 4.6
Penurunan kekuatan bending disebabkan karena terjadinya
yang disebabkan paparan sinar UV selama proses pemaparan. Daya antara bahan pelapis dengan
penurunan kekuatan bending. Wang
lapisan atas saat proses pengujian bending akan mempengaruhi lapisan dibawahnya. Kekuatan bending di
ketebalan lapisan, modulus elastisitas, dan tegangan sisa
Ding dkk (2010) menyatakan kekuatan bending spesimen yang diberi lapisan
0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000 18.000 0
WAKTU PEMAPARAN (MINGGU)
engujian Bending
Hasil pengujian bending pada Gambar 4.6 menunjukkan pada proses pemaparan cuaca kekuatan bending mengalami penurunan. Kekuatan bending komposit PP-karet tanpa pemaparan (minggu ke-0) tertinggi adalah komposit dengan lapisan unsaturated polyester sebesar 16,283
terendah komposit tanpa lapisan sebesar 13,504 MPa. Pada proses pemaparan 12 minggu kek uatan bending tertinggi adalah komposit PP
unsaturated polyester sebesar 11,292 MPa dan kekuatan bending terkecil adalah komposit PP-karet tanpa pelapisan sebesar 9,015
4.6 Pengaruh waktu pemaparan cuaca terhadap kekuatan bending komposit PP-karet
Penurunan kekuatan bending disebabkan karena terja dinya fotodegradasi yang disebabkan paparan sinar UV selama proses pemaparan. Daya antara bahan pelapis dengan komposit PP-karet juga mempengaruhi penurunan kekuatan bending. Wang dkk (2012) menyatakan deformasi pada lapisan atas saat proses pengujian bending akan mempengaruhi lapisan ekuatan bending di bawah lapisan atas dipengaruhi oleh lapisan, modulus elastisitas, dan tegangan sisa (Zhang dkk
) menyatakan kekuatan bending spesimen yang diberi lapisan
4 8 12 TANPA LAPISAN CAT MINYAK WATERPROOF UNSATURATED POLYESTER REPOXY
WAKTU PEMAPARAN (MINGGU)
Gambar 4.6 menunjukkan pada proses penurunan. Kekuatan ) tertinggi adalah MPa dan terendah komposit tanpa lapisan sebesar 13,504 M Pa. Pada proses pemaparan uatan bending tertinggi adalah komposit PP-karet
sebesar 11,292 MPa dan kekuatan karet tanpa pelapisan sebesar 9,015
kekuatan fotodegradasi yang disebabkan paparan sinar UV selama proses pemaparan. Daya ikat karet juga mempengaruhi ) menyatakan deformasi pada lapisan atas saat proses pengujian bending akan mempengaruhi lapisan dipengaruhi oleh dkk, 2013). ) menyatakan kekuatan bending spesimen yang diberi lapisan
TANPA LAPISAN CAT MINYAK WATERPROOF UNSATURATED POLYESTER REPOXY
Gambar 4.7 Pengaruh waktu pemaparan terhadap penurunan kekuatan komposit
Dalam proses pemaparan selama 12 minggu material yang stabil kekuatannya adalah material komposit PP-karet dengan lapisan waterproof. Waterproof berbahan dasar polyurethane mempunyai sifat tahan terhadap UV. Penambahan acrylic pada campuran polyurethane membuat polimer tahan akan korosi (Howarth, 2000). Waterproof berbasis elastomeric (polimer) mempunyai sifat elastis yang tinggi, tahan terhadap UV, tetapi kurang kuat untuk bagian yang terkena air terus menerus. Komposit PP-karet dengan lapisan waterproof tanpa pemaparan mempunyai kekuatan bending sebesar 13,873 MPa dan pada minggu ke-12 kekuatan bending menjadi 10,254 MPa seperti Gambar 4.6. Hasil pengamatan SEM pada minggu ke-4, Gambar 4.8 (a) menunjukkan ikatan antara komposit dan lapisan mulai terlepas karena waterproof tidak tahan terhadap curah hujan yang tinggi (curah hujan bulan Desember 2013 adalah 9,5 mm), hal ini yang mengakibatkan komposit dengan lapisan waterproof pada minggu ke-4 mengalami penurunan kekuatan bending paling tinggi sekitar 19,06 % seperti pada Gambar 4.7. Bulan Janua ri 2014 curah hujan 7,3 mm dan bulan Februari 2014 adalah 6,9 mm, kondisi kekuatan bending komposit PP-karet dengan lapisan waterproof stabil dengan penurunan kekuatan 27-33% seperti pada Gambar 4.7. 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 4 8 12 TANPA LAPISAN CAT MINYAK WATERPROOF UNSATURATED POLYESTER REPOXY WAKTU PEMAPARAN (MINGGU)
Gambar 4.8 Foto SEM patahan waterproof (a)
(a)
(b)
(c)
Foto SEM patahan bending komposit PP-karet lapisan (a) minggu ke-4, (b) minggu ke-8, dan (c) minggu ke
lapisan komposit komposit lapisan lapisan komposit karet lapisan minggu ke-12 komposit komposit
radiasi ultraviolet menunjukkan perubahan struktur dan bentuk komposit sehingga mempengaruhi kekuatan mekanik. Kekuatan mekanik komposit akan menurun jika waktu pemaparan meningkat. PP sangat dipengaruhi oleh radiasi ultraviolet. Pemaparan sinar matahari secara langsung menyebabkan penurunan sifat kekuatan pada material PP. Komposit PP-karet tanpa lapisan selama proses pemaparan berlangsung mempunyai kekuatan bending terendah karena mengalami pemutusan ikatan kimia dalam polimer plastik PP. Hal ini karena adanya efek fotodegradasi pada plastik PP. Efek fotodegradasi dapat dilihat dari hasil foto SEM pada Gambar 4.9. Keretakan komposit PP-karet semakin luas yang menyebabkan kekuatan mekanik menurun. Gambar 4.9 (a) menunjukkan sebelum proses pemaparan kondisi permukaan komposit PP-karet terlihat rata tanpa adanya celah atau lubang. Keretakan mulai terlihat pada minggu ke-4 seperti Gambar 4.9 (b). Kekuatan mekanik semakin berkurang seiring bertambahnya waktu proses pemaparan seperti Gambar 4.9 (c) tidak hanya terjadi keretakan pada permukaan tetapi muncul sebuah lubang. Penurunan kekuatan bending mencapai 38,73% dari kondisi awal seperti Gambar 4.7. Komposit PP-karet tanpa pemaparan mempunyai kekuatan bending sebesar 13,504 MPa dan pada pemaparan minggu ke-12 kekuatan bending menurun menjadi 9,015 MPa seperti Gambar 4.6.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4.9 Foto SEM permukaan komposit PP-karet
(a) minggu ke-0, (b) minggu ke-4, (c) minggu ke-8, dan (d) minggu ke-12 Cat minyak terbuat dari bahan dasar acrylyc polyurethane. Penambahan acrylic pada campuran polyurethane membuat polimer tahan akan korosi (Howarth, 2000). Gambar 4.6 menunjukkan komposit PP-karet dengan lapisan cat minyak pada minggu ke-0 mempunyai kekuatan bending sebesar 15,815 MPa dan pada pemaparan minggu ke-12 kekuatan bending turun menjadi 10,880 MPa. Komposit PP-karet dengan lapisan cat minyak mengalami penurunan kekuatan bending sekitar 9,75% pada minggu ke-4 dan minggu ke-12 mengalami penurunan kekuatan sekitar mencapai 37,98% seperti Gambar 4.7. Hal ini terjadi karena cat minyak yang berbahan dasar polyurethane tidak tahan terhadap penyinaran yang cukup tinggi. Pada Gambar 4.10 (a) ikatan komposit antara PP dan karet masih kuat dan lapisan cat masih melekat. Ikatan antara lapisan cat mulai terlepas pada minggu ke-8 seperti Gambar 4.10 (b) yang menyebabkan kekuatan bending menurun lebih tinggi dari minggu ke-4. Gambar 4.10 (c) memperlihatkan celah lebih lebar
yang banyak dimanfaatkan karena memiliki keseimbangan sifat mekanis, elektrik, ketahanan kimia, dan stabilitas dimensional. Kekurangan resin ini adalah menjadi getas jika diberi pembebanan suhu panas, kekuatan impak rendah, dan kekuatan puntir rendah. Komposit PP-karet dengan lapisan resin unsaturated polyester memiliki kekuatan bending tertinggi selama proses pemaparan. Komposit PP-karet dengan lapisan unsaturated polyester memiliki kekuatan bending 16,283 MPa pada minggu ke-0 dan 11,292 MPa pada minggu ke-12 seperti Gambar 4.6. Kekuatan bending komposit dengan lapisan unsaturated polyester menurun 10,44% pada minggu ke-4 dan minggu ke-12 kekuatan bending menurun sampai 36,63 % seperti Gambar 4.7 karena pada minggu ke-12 terjadi penyinaran paling tinggi sehingga suhu permukaan akan panas. Hal ini dapat dilihat dari pengamatan SEM pada minggu ke-12 seperti Gambar 4.11 (c) lapisan unsaturated polyester terdapat banyak void dan mengalami retak di bagian dalam lapisan sedangkan ikatan antara lapisan dan komposit mulai terlepas sehingga menyebabkan kekuatan menurun.
Gambar 4.10 Foto SEM patahan minyak (a) minggu ke
(a)
(b)
(c)
Foto SEM patahan bending komposit PP-karet lapisan cat minggu ke-4, (b) minggu ke-8, dan (c) minggu ke
lapisan
lapisan
celah
lapisan
celah komposit
karet lapisan cat minggu ke-12
komposit
komposit
Gambar 4.11 lapisan
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.11 Foto SEM patahan bending komposit PP-karet lapisan unsaturated polyester (a) minggu ke-4,
(b) minggu ke-8, dan (c) minggu ke-12 lapisan komposit lapisan lapisan karet komposit komposit
Repoxy adalah hasil modifikasi bis-phenol resin epoxy. Howarth (2000), menyatakan resin epoxy memiliki sifat adhesi, tahan bahan kimia, tahan korosi, dan fleksibilitas tetapi mempunyai kecenderungan akan menguning jika mengalami paparan ultraviolet. Roylance (1978), menyatakan terjadi peningkatan degradasi khususnya bagian permukaan yang terkena langsung matahari selama 6 bulan. Kekuatan bending dan tarik mengalami penurunan. Komposit PP-karet dengan lapisan resin repoxy pada minggu ke-0 mempunyai kekuatan bending sebesar 16,107 MPa dan pada minggu ke-12 mengalami penurunan menjadi 10,780 MPa. Penurunan kekuatan sekitar 5,61% pada minggu ke-4 dan minggu ke-12 kekutan bending turun sampai 41,05% seperti Gambar 4.7. Hal ini terjadi karena pada minggu ke-12 terjadi penyinaran paling tinggi. Dari pengamatan SEM pada minggu ke-12 seperti Gambar 4.12 (c) lapisan repoxy mengalami retak pada bagian dalam lapisan sedangkan ikatan antara lapisan dan komposit mulai lepas sehingga menyebabkan kekuatan menurun.
Gambar 4.12 Foto SEM patahan (a) minggu ke
(a)
(b)
(c)
Foto SEM patahan bending komposit PP-karet lapisan minggu ke-4, (b) minggu ke-8, dan (c) minggu ke-12
lapisan
lapisan
lapisan celah
karet lapisan repoxy 12
komposit
komposit
