1 | P a g e
ANALISA KONDUKTIVITAS THERMAL MATERIAL KOMPOSIT SERAT AMPAS TEBU DENGAN STYROFOAM SEBAGAI MATRIKS
Hafid Al Imam, Burmawi, Kaidir*
Program Studi Teknik Mesin-Fakultas Teknologi Industri-Universitas Bung Hatta Jl. Gajah Mada No.19 Olo Nanggalo Padang 25143
Telp. 0751-7054257 Fax. 0751-7051341
Email : [email protected], [email protected]@gmail.com
ABSTRAK
Material komposit memiliki banyak sifat unggul yang didapat dari penggabungan dua atau lebih sifat material. Material komposit yang akan dibuat berbahan serat ampas tebu dengan styrofoam sebagai matriks, dengan kompsisi antara serat dan matriks 75%:25%, 50%:50% dan 25%:75%. Nilai konduktivitas thermal suatu material komposit berkaitan erat dengan material penyusun komposit tersebut. Tujuan dan manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah untuk mendapatkan nilai konduktivitas thermal terhadap material komposit dengan perbandingan volume antara serat dan matriks dan memamfaatkan limbah menjadi material baru. Pengujian ini menggunakan alat uji konduktivitas thermal bahan, sehingga didapat nilai konduktivitas thermal untuk nilai Isolator yang baik pada spesimen I dengan perbandingan serat ampas tebu dengan sterofoam 75%:25% Nilai konduktivitas thermal bahannya sebesar 0,07 ( w/m°C ) sampai 0,10 ( w/m°C ).
Kata Kunci : Material komposit, Serat ampas tebu, Styrofoam, Konduktivitas thermal bahan.
I. PENDAHULUAN
Komposit adalah suatu bahan yang merupakan gabungan lebih dari satu bahan dan bahan tersebut mempunyai sifatnya tersendiri, sehingga diperoleh kombinasi yang lebih baik, dimana salah satu komponen tersebut memperkuat serat dan yang tertanam didalamnya disebut matriks.
Didasari dari berlimpahnya ketersediaan serat ampas tebu di indonesia dan belum maksimal penggunaannya maka diperlukan penelitian untuk memanfaatkan serat
tersebut sebagai bahan penguat pada material komposit. Maka untuk memproduksi serat ampas tebu dengan matriks sterofoam dapat menghasilkan produk yang lebih ringan.
Styrofoam yang berbahan baku polisterene merupakan plastik yang bersifat getas maka agar dapat diperoleh yang tidak rapuh perlu menambahkan penguat salah satunya sreat ampas tebu.
Atas dasar itu penelitian ini dilakukan untuk mengkaji sejauh mana serat ampas tebu dan
2 | P a g e
sterofoam dapat dijadikan material baru. Material komposit dari serat yang diperkuat serat ampas tebu dan Styrofoam sebagai matriks.
Konduktivitas thermal tidak hanya menjelaskan bagaimana energi panas itu berpindah ,tetapi juga dapat menentukan laju perpindahan panas yang terjadi pada kondisi - kondisi tertentu.
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Teori Dasar
2.2 Tanaman Tebu
Tebu merupakan dari keluarga rumput yang berasal dari asia tenggara. Batangnya yang tebal menyimpan sukrose. Biasa nya tebu yang bengkok kurang manis berbanding tebu yang batangnya lurus dan kebanyakan tebu yang biasa dilihat adalah tebu yang berwarna kuning dan juga yang berwarna hitam. Sekitar abad ke- 8 A.D orang-orang arab memperkenalkan gula ke Mediteranean dan dari situ ia ditanam dispanyol. Ia merupakan salah satu tanaman terawal yang dibawa ke Amerika oleh orang-orang spanyol. Tebu telah ditanam secara meluas di Carebean dan masih lagi menjadi sumber ekonomi penting di beberapa pulau, gula adalah satu keluaran utama bagi perdagangan segitiga bahan-bahan mentah. Penanaman tebu turut memberi kesan pada sejarah modern kebanyakan pulau pasifik tropika, terutama Hawai dan Fiji dipulau ini
tanaman tebu dan hasil utamanya gula menguasai keadaan politik dan ekonomi selepas masyarakat tempatan dijajah oleh Eropa dan Amerika. Orang Eropa dan Amerika turut menggalakkan penghijrahan dari berbagai negara negara Asia sebagai pekerja baik penjaga dan menuai.
Ampas tebu adalah suatu residu dari proses pengilangan tanaman tebu (seccharum oficinarum) setelah diekstak atau dikeluarkan niranya sehingga diperoleh hasil samping sejumlah besar produk limbah berserat yang dikenal sebagai ampas tebu( bagasse) 2.3. Styrofoam
Styrofoam dihasilkan dari campuran 90-95% Polystyrene dan 5-10% gas seperti n-butana. Bahan dasar sterofoam adalah polystyrene. Polystyrene terbuat dari monumer styrene melalui proses polimerisasi. Polystyrene bersifat inert kimiawi, kaku. Kemudian untuk kelenturannya ditambahkan zat plastisizer seperti dioktil platat (DOP), butyl hidroksi tuluene, atau butyl stearat. Plastik busa yang mudah terurai menjadi struktur sel kecil merupakan hasil proses peniupan dengan menggunakan gas Cloroflurokarbon (CFC) sehingga membentuk buih (foam), hasilnya adalah bentuk seperti yang digunakan selama ini ( Sulcan & Endang, 2007 ).
2.4. Dasar Perpindahan Panas Perpindahan panas merupakan perpindahan energi
3 | P a g e
akibat adanya perbedaan temperatur (ΔT), dimana energi tersebut berpindah karena adanya interaksi system terhadap lingkungannya. Secara umum laju perpindahan panas terjadi sebanding dengan perubahan temperatur yang terjadi cukup besar, maka laju perpindahan panas juga besar dan begitu juga sebaliknya. Dari persamaan diatas, nilai konduktivitas thermal bahan bergantung :
komposisi kimia bahan fasa zat pada saat itu
(cair, padat, gas)
struktur kristal jika bahan itu padat
temperatur dan tekanan yang dialami
homogen atau tidaknya material yang tersusun. Perpindahan panas adalah perpindahan energi yang disebabkan adanya perbedaan temperatur. Ada tiga modus perpindahan panas, yaitu Berdasarkan rumusan laju perpindahan panas secara konduksi, maka dapat dilaksanakan pengukuran dalam percobaan untuk menentukan konduktivitas thermal berbagai bahan. energi kinetic molekul ditunjukkan oleh temperatur. Jadi bagian yang bertemperatur tinggi molekul-molekulnya mempunyai kecepatan yang lebih tinggi dari pada yang berada pada bagian yang bertemperatur lebih rendah.
Molekul-molekul tersebut selalu dalam keadaan random atau
acak, saling bertumbukan satu sama lainnya, dimana terjadi pertukaran energi dan momentum. Perpindahan panas merupakan perpindahan energi akibat adanya perbedaan temperatur (T), dimana energi tersebut berpindah karena adanya interaksi sistem terhadap lingkungan sekelilingnya.
Mekanisme perpindahan panas yang terjadi pada pengujian ini adalah secara konduksi dan konveksi, tetapi pada percobaan ini fenomena yang diperhatikan adalah mekanisme perpindahan panas secara konduksi. Dimana nilai konduktifitas thermal bahan tergantung pada komposisi bahan kimia. Jika bahan merupakan (Fe) maka itu merupakan bahan yang baik untuk memindahkan panas secara konduksi atau lebih di kenal dengan konduktor. Sedangkan bahan yang tidak baik untuk memindahkan panas disebut isolator.
Fasa zat saat itu (gas cair atau padat)
Struktur kristal jika zat itu padat
Temperatur dan tekanan yang dialami bahan
Apakah materialnya homogen atau heterogen
Nilai konduktivitas panas bahan pada gas lebih besar pada fase cair dan fase padat. Hal ini disebabkan pada fase gas lebih berjauhan antara molekul dan gerakannya acak (random), ini berlaku pula pada perbedaan fase cair dan fase padat yang mempunyai struktur kristal dan
4 | P a g e
ukuran butir. Pengukuran konduktifitas termal dapat menggunakan rumus : Balance Energi X T A K q - . . Atau X T A K q . . .( ) . T A X q K X = Tebal Spesimen (mm) A = Luas Spesimen (mm2) ∆T = T3-T4 q = Daya (Watt)
K =Konduktivitas panas bahan
III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Alat Dan Bahan.
Alat dan bahan yang digunakan pada dalam pengujian yaitu: Cetakan spesimen dari tutup galon, gelas ukur, potongan air kemasan yang berisi bensin, alat uji konduktivitas thermal bahan, thermometer digital, thermokople, limbah serat ampas tebu, limbah styrofoam
3.2 Metode Pengumpulan dan pengolahan data.
1. Metode Pengumpulan Data. Metode pengumpulan data dilakukan dengan metode
pengumpulan data Primer, yaitu data diperoleh langsung dari hasil penelitian dengan menggunakan alat uji konduktivitas thermal bahan 2. Metode Pengolahan Data. Data yang diperoleh dari data primer diolah kedalam rumus sehingga didapat nilai konduktivitas thermal. dan selanjutnya disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.
3.3 Metodologi penelitian
3.1.Diagram Alir Penelitian
IV. ANALISA PEMBAHASAN 1. Spesimen I (75%:25%)
5 | P a g e
Gambar 4.1. Grafik konduktivitas termal komposit paduan serat ampas tebu dengan styrofoam, dengan perbandingan 75%:25% spesimen I 2. Spesimen II (50%:50%)
Gambar 4.2. Grafik konduktivitas termal komposit paduan serat ampas tebu dengan styrofoam, dengan perbandingan 50%:50% spesimen II
3. Spesimen III (25%:75%)
Gambar 4.3. Grafik konduktivitas termal komposit paduan serat ampas tebu dengan styrofoam, dengan perbandingan 25%:75% spesimen III
V. KESIMPULAN DAN SARAN. Berdasarkan hasil penelitian konduktivitas panas bahan pada material komposit dengan serat alami dapat di simpulkan sebagai berikut:
Dari penelitian diperoleh nilai konduktivitas Thermal untuk Spesimen I campuran styrofoam dengan serat ampas tebu dengan perbandingan 75%:25% berkisar pada 0,07 sampai 0,10 (w/mC) dan (K) rata-ratanya 0,08 (w/mC). Untuk campuran styrofoam dengan serat ampas tebu dengan perbandingan 50%:50% nilai konduktivitas panas nya 0,16 sampai 0,18 (w/mC) dan (K) rata
6 | P a g e
ratanya 0,17 (w/mC), untuk campuran styrofoam dengan serat ampas tebu dengan perbandingan 25%:75% nilai konduktivitas panas nya 0,24 sampai 0,29 (w/mC)dan (K) rata-ratanya 0,26 (w/mC).
5.2. Saran
1. Hendaknya dalam proses pengambilan data pada pengujian konduktivitas panas, harus benar-benar teliti.
2. Sebelum melakukan pengujian, hendak nya bahan uji dan bahan standar harus dalam keadaan dingin, supaya data yang didapat akurat..
3. Selama proses pengujian hendak nya pemanas maupun spesimen jangan digerak-gerakkan, sebab akan mempengaruhi suhu atau
temperatur yang akan terbaca oleh thermal.
4. Pastikan thermal sudah terpasang atau pas pada bahan uji, supaya hal yang tidak diinginkan tidak terjadi.
DAFTAR PUSTAKA
Buku panduan laboratorim fenomena dasar mesin, 2103.
Dafid Ade Saputra. 20013.
Holman j.p”perpindahan panas edisi keenam”,erlangga,jakarta, 1991.
Keith frank dan arko prijono.”prinsip-prinsip
perpindahan panas edisi ketiga”,erlangga,jakarta 1994. Sulcan & Endang. 2007.
Tata surdia,”pengetahuan bahan teknik “ erlangga,jakarta, 1995.
