BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 POLIMER
Polimer merupakan bidang yang cukup penting. Bukan hanya karena menarik untuk dipelajari, tetapi bidang ini berperan penting dalam ekonomi, khususnya bagi Negara industri. Banyak bahan atau barang disekitar kita yang terbuat dari polimer mulai bahan makanan, bahan sandang berupa serat-serat sintesis, barang-barang rumah tangga : ember, selang, pipa pralon, komponen TV, computer, alat-alat listrik bahkan bahan untuk bangunan yaitu berupa papan komposit.
Polimer (poly = banyak; mer = bagian) adalah suatu molekul raksasa (makromolekul) yang terbentuk dari susunan ulang molekul kecil yang terikat melalui ikatan kimia. Suatu polimer akan terbentuk bila seratus atau seribu unit molekul yang kecil yang disebut monomer, saling berikatan dalam suatu rantai. Jika monomernya sejenis disebut homopolimer, dan jika monomernya berbeda akan menghasilkan kopolimer.
Dibawah ini dijelaskan istilah teknis yang sering dipakai bagi polimer, yaitu 2.1.1 Monomer
Bahan polimer biasa terbentuk oleh satuan struktur secara berulang. Unit tersebut dinamakan monomer.
Contoh : Polietilen
H H H H H │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ H H H H H
Etilen (monomer) Polietilen
2.1.2 Berat Molekul dan Derajat Polumerisasi
Polipropilen terdiri dari banyak monomer propilen dalam rantai kombinasi. CH3 H H3 H │ │ │ │ n.C = C → ─ C ─ C ─ │ │ │ │ H H H H n Propilen 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. ( Nurmaulita : 2010)
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.
Sebagai contoh, kebanyakan molekul rantai memberikan sifat termoplastik dengan menaikkan temperatur, dapat mencair dan mengalir. Bahan tersebut 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.
Menurut Surdia T dan Saito S. (1985). 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 n1,2-1,7 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.
6. Umumnya bahan polimer lebih murah harganya.
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
2.2 MATRIKS UNSATURATED POLYESTER (UPR)
Unsaturated Polyester Resin (UPR) merupakan jenis resin termoset atau lebih populernya sering disebut polyester saja. UPR berupa resin cair dengan viskositas yang cukup rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin termoset lainnya.(NURMAULITA : 2010)
Unsaturated Polyester Resin (UPR) yang digunakan dalam penelitian ini adalah seri Yukalac 157® BQTN-EX Series, dimana memiliki beberapa spesifikasi sendiri, yaitu :
Tabel.1. Spesifikasi Unsaturated Polyester Resin Yukalac 157® BTQN-EX(Justus, 2001, dalam Nurmaulita, 2009)
Item Satuan Nilai Tipikal Catatan
Berat Jenis - 1,215 250 C
Kekerasan _ 40 Barcol/GYZJ 934-1
Suhu distorsi panas oC 70
% 0,188 24 jam
Penyerapan air
( suhu ruang) % 0,466 7 hari
Kekuatan Fleksural kg/mm2 9,4 _
Modulus Fleksural kg/mm2 300 _
Daya Rentang kg/mm2 5,5 _
Modulus Rentang kg/mm2 300 _
Elongasi % 1,6 _
Catatan : Kekentalan (Poise, pada 25o C ) : 4,5 – 5,0 Thixotropic Index : > 1,5 Waktu gel (menit, pada 30o C) : 20-30
Lama dapat disimpan (bulan) : < 6, pada 25oC.
Formulasi : Bagian
MEKPO : 1
Ada banyak jenis polimer. Bila zat tersebut juga dimodifikasi menurut suatu cara, sifat-sifatnya cukup bervariasi. Mengenai kekuatannya dibahas dalam bentuk komposit karena digunakan bersama-sama dengan bahan pengisi atau sering dipakai serat gelas. Resinnya sendiri kaku dan rapuh.
Mengenai sifat termalnya, karena banyak mengandung monomer strien, maka suhu deformasi termal lebih rendah dari pada resin termoset lainnya dan ketahanan panas jangka panjangnya kira-kira 110-140oC. Kemampuan terhadap cuaca sangat baik. Tahan terhadap kelembaban dan sinar Ultra Violet bila dibiarkan diluar, tetapi sifat tembus cahaya permukaan rusak dalam beberapa tahun. Secara luas digunakan untuk kontruksi sebagai bahan komposit, khususnya dengan serat gelas. (Tata Surdia dan Shinroku saito : 1985)
Serat poliester mempunyai kekuatan yang tinggi dan E-modulus serta penyerapan air yang rendah dan pengerutan yang minimal bila dibandingkan dengan serat industri yang lain. Kain poliester tertenun digunakan dalam pakaian konsumen dan perlengkapan rumah seperti seprei ranjang, penutup tempat tidur, tirai dan korden. Poliester industri digunakan dalam pengutan ban, tali, kain buat sabuk mesin pengantar (konveyor), sabuk pengaman, kain berlapis dan penguatan plastik dengan tingkat penyerapan energi yang tinggi. Fiber fill dari poliester digunakan pula untuk mengisi bantal dan selimut penghangat.
Poliester juga digunakan untuk membuat botol, film, tarpaulin, kano, tampilan kristal cair, hologram, penyaring, saput (film) dielektrik untuk kondensator, penyekat saput buat kabel dan pita penyekat. Poliester kristalin cair merupakan salah satu polimer kristalin cair yang digunakan industri yang pertama dan digunakan karena sifat mekanis dan ketahanan terhadap panasnya. Kelebihan itu penting dalam penggunaannya sebagai segel mampu kikis dalam mesin jet. Poliester keras panas (thermosetting) digunakan sebagai bahan pengecoran, dan
resin poliester chemosetting digunakan sebagai resin pelapis kaca serat dan dempul badan mobil yang non logam. Poliester tak jenuh yang diperkuat kaca serat banyak digunakan dalam bagian badan dari kapal pesiar serta mobil. Poliester digunakan pula secara luas sebagai penghalus (finish) pada produk kayu berkualitas tinggi seperti gitar, piano, dan bagian dalam kendaraan / perahu pesiar. Perusahaan Burns London, Rolls-Royce, dan Sunseeker merupakan segelinter perusahaan yang memakai poliester untuk memperhalus produk-produk mereka. Sifat-sifat tiksotropi dari poliester yang bisa dipakai sebagai semprotan membuatnya ideal untuk digunakan pada kayu gelondongan bijian-terbuka, sebab mampu mengisi biji kayu dengan cepat, dengan ketebalan saput yang terbentuk dengan kuat per lapisan. Poliester yang diawetkan bisa diampelas dan dipoleskan ke produk akhir.Poliester adalah suatu kategori polimer yang mengandung gugus fungsional ester dalam rantai utamanya.
wikipedia A (http://id.wikipedia.org/wiki/Poliester).
2.3 KOMPOSIT
2.3.1 Pengertian Komposit.
Komposit adalah penggabungan dari dua (atau lebih) material yang berbeda sebagai suatu kombinasi yang menyatu. Misalnya berbagai badan perahu layar dibuat dari plastik yang diperkuat serat (FRP), dimana serat biasanya adalah gelas dan plastiknya umumnya poliester. Harbrian V, 2007
Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai pengisi dan bahan pengikat serat-serat tersebut yang disebut matrik. Didalam komposit unsur utamanya adalah serat, sedangkan bahan pengikatnya menggunakan bahan polimer yang mudah dibentuk dan mempunyai daya pengikat yang tinggi. Penggunaan serat sendiri yang utama adalah untuk menentukan karakteristik bahan komposit, seperti : kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik lainnya. Sebagai bahan pengisi serat digunakan untuk menahan sebagian besar gaya yang bekerja pada bahan komposit, matrik sendiri mempunyai fungsi melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik terhadap
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.
wikipedia B Http://id.wikipedia.org/wiki/Material_komposit". Terakhir diubah 23 Nopember 2010.
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.
2.3.2 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 laminasi
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.
3. Particulate composites adalah gabungan partikel 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 di ikat 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, dalam Nurmaulita,2010).
Dibawah ini digambarkan klasifikasi bahan komposit yang paling umum (Hadi, 2000, dalam nurmaulita,2010).
2.3.3 Tipe Komposit Serat.
Untuk memperoleh komposit yang kuat harus dapat memempatkan serat dengan benar. Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit, yaitu :
1. Continuous Fiber Composite
Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriknya. Jenis komposit ini paling sering digunakan. Tipe ini mempunyai kelemahan pada pemisahan antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriknya
2. Woven Fiber Composite (bi-directional)
Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan akan melemah.
3. Discontinuous Fiber Composite
Discontinuous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek.
Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 (Gibson, 1994 ) : a). serat terputus Blok
b) Off-sumbu sejajar serat diskontinyu c) serat kontinu berorientasi secara acak
a. serat terputus b. sejajar kontiniu c. serat acak Gambar 2.2. Tipe discontinuous fiber
4. Hybrid Fiber Composite
Hybrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat menganti kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.
komposit serat kontinu tenunan serat komposit
berorientasi secara acak diskontinyu serat hibrida komposit serat Gambar 2.3. Tipe komposit serat
Beberapa faktor yang mempengaruhi performa Fiber-Matrik Composites antara lain :
1. Faktor Serat
Serat adalah bahan pengisi matrik yang digunakan untuk dapat memperbaiki sifat dan struktur matrik yang tidak dimilikinya, juga diharapkan mampu menjadi bahan penguat matrik pada komposit untuk menahan gaya yang terjadi.
2. Letak Serat
Dalam pembuatan komposit tata letak dan arah serat dalam matrik yang akan menentukan kekuatan mekanik komposit, dimana letak dan arah dapat mempengaruhi kinerja komposit tersebut.
Menurut tata letak dan arah serat diklasifikasikan menjadi 3 bagian yaitu: a. One dimensional reinforcement (penguatan satu dimensi) mempunyai
kekuatan dan modulus maksimum pada arah axis serat.
b. Two dimensional reinforcement (planar) Penguatan dua dimensi, mempunyai kekuatan pada dua arah atau masing-masing arah orientasi serat.
c. Three dimensional reinforcement (Penguatan 3 dimensi), mempunyai sifat isotropic kekuatannya lebih tinggi dibanding dengan dua tipe sebelumnya. Pada pencampuran dan arah serat mempunyai beberapa keunggulan, jika orientasi serat semakin acak (random) maka sifat mekanik pada 1 arahnya akan melemah, bila arah tiap serat menyebar maka kekuatannya juga akan menyebar kesegala arah maka kekuatan akan meningkat.
Gambar 2.4. Tiga tipe orientasi pada reinforcement 3. Panjang Serat
Panjang serat dalam pembuatan komposit serat pada matrik sangat berpengaruh terhadap kekuatan. Ada 2 penggunaan serat dalam campuran komposit yaitu serat pendek dan serat panjang. Serat panjang lebih kuat dibanding serat pendek. Serat alami jika dibandingkan dengan serat sintetis mempunyai panjang dan diameter yang tidak seragam pada setiap jenisnya. Oleh karena itu panjang dan diameter sangat berpengaruh pada kekuatan maupun modulus komposit. Panjang serat berbanding diameter serat sering disebut dengan istilah aspect ratio. Bila aspect 15 ratio makin besar maka makin besar pula kekuatan tarik serat pada komposit tersebut. Serat panjang (continous fiber) lebih efisien dalam peletakannya daripada serat pendek. Akan tetapi, serat pendek lebih mudah peletakannya dibanding serat panjang. Panjang serat mempengaruhi kemampuan proses dari komposit serat. Pada umumnya, serat panjang lebih mudah penanganannya jika dibandingkan dengan serat pendek. Serat panjang pada keadaan normal dibentuk dengan proses filament winding, dimana pelapisan serat dengan matrik akan menghasilkan distribusi yang bagus dan orientasi yang menguntungkan. Ditinjau dari teorinya, serat panjang dapat mengalirkan beban maupun tegangan dari titik tegangan ke arah serat yang lain. Sedangkan komposit serat pendek, dengan orientasi yang benar, akan menghasilkan kekuatan yang lebih besar jika dibandingkan continous fiber. Hal
ini terjadi pada whisker, yang mempunyai keseragaman kekuatan tarik setinggi 1500 kips/in2 (10,3 GPa). Komposit berserat pendek dapat diproduksi dengan cacat permukaan yang rendah sehingga kekuatannya dapat mencapai kekuatan teoritisnya (Schwartz, 1984 : 11).
4. Bentuk Serat
Bentuk Serat yang digunakan untuk pembuatan komposit tidak begitu mempengaruhi, yang mempengaruhi adalah diameter seratnya. Pada umumnya, semakin kecil diameter serat akan menghasilkan kekuatan komposit yang lebih tinggi. Selain bentuknya kandungan seratnya juga mempengaruhi (Schwartz, 1984 : 1.4).
5. Faktor Matrik
Matrik dalam komposit berfungsi sebagai bahan mengikat serat menjadi sebuah unit struktur, melindungi dari perusakan eksternal, meneruskan atau memindahkan beban eksternal pada bidang geser antara serat dan matrik, sehingga matrik dan serat saling berhubungan. Pembuatan komposit serat membutuhkan ikatan permukaan yang kuat antara serat dan matrik. Selain itu matrik juga harus mempunyai kecocokan secara kimia agar reaksi yang tidak diinginkan tidak terjadi pada permukaan kontak antara keduanya. Untuk memilih matrik harus diperhatikan sifat-sifatnya, antara lain seperti tahan terhadap panas, tahan cuaca yang buruk dan tahan terhadap goncangan yang biasanya menjadi pertimbangan dalam pemilihan material matrik.
6. Faktor Ikatan Fiber-Matrik
Komposit serat yang baik harus mampu menyerap matrik yang memudahkan terjadi antara dua fase (Schwartz, 1984 : 1.12). Selain itu komposit serat juga harus mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang tinggi, karena serat dan matrik berinteraksi dan pada akhirnya terjadi pendistribusian tegangan. Kemampuan ini harus dimiliki oleh matrik dan serat. Hal yang mempengaruhi ikatan antara serat dan matrik adalah void, yaitu adanya celah pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat menyebabkan matrik tidak akan mampu mengisi ruang kosong pada cetakan. Bila komposit tersebut menerima beban, maka daerah tegangan akan berpindah ke daerah
void sehingga akan mengurangi kekuatan komposit tersebut. Pada pengujian tarik komposit akan berakibat lolosnya serat dari matrik. Hal ini disebabkan karena kekuatan atau ikatan interfacial antara matrik dan serat yang kurang besar (Schwartz, 1984 : 1.13).
7. Katalis
Katalis digunakan untuk membantu proses pengeringan resin dan serat. Waktu yang dibutuhkan resin untuk berubah menjadi plastik tergantung pada jumlah katalis yang dicampurkan. Semakin banyak katalis yang ditambahkan makin cepat proses curringnya. Apabila katalis berlebihan akan menghasilkan material yang getas ataupun resin bisa terbakar. Penambahan katalis yang baik 1% dari volume resin. Bila terjadi reaksi akan timbul panas antara 60 0C – 90 0C. Panas ini cukup untuk mereaksikan resin sehingga diperoleh kekuatan dan bentuk plastik yang maksimal sesuai dengan bentuk cetakan yang diinginkan
2.3.5. Karakterisasi Papan Partikel Komposit
Karakterisasi dari papan partikel komposit dilakukan untuk mengetahui dan menganalisis campuran polimer dengan serat. Karakterisasi dilakukan dengan menggunakan standar SNI 03-2105-2006 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 dan kuat pegang sekrup.
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 SNI 03-2105 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
5. MOE (kg/cm2) Min 2,04x104 kgf/cm2 6. Kuat rekat internal (kg/cm2) Min 1,5
7. Kuat pegang sekrup (kg) Min 30
8. Kuat Impak
(Sumber : Standar Nasional Indonesia)
2.3.6. 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 :
KA = ... 2.2 Dimana :
KA : kadar air (%)
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 = ... 2.3 Dimana :
PT : pengembangan tebal (%)
T1 : tebal sampel sebelum perendaman (cm) T1 : tebal sampel sesudah perendaman (cm)
2.3.7.Pengujian Sifat Mekanik.
Untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari suatu bahan dilakukan beberapa pengujian dengan mengacu pada standar yang digunakan.
a. Pengujian Kuat Lentur (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 = ... 2.4 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 2.5. Alat UTM dan Kurva Tegangan dan Regangan b. Pengujian Modulus Elastisitas (MOE).
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 = ... 2.5 Dimana :
MOE (kgf/cm2) : Modulus of Elasticity b : lebar sampel (cm) P : berat beban sebelum batas
proporsi (kgf)
d : tebal sampel (cm)
L : jarak sangga (cm)
Y : lenturan pada beban (cm)
B b d
Y y
L Gambar 2.6. Pemasangan sampel uji kuat lentur
c. Pengujian Kuat Impak
Untuk pengujian kuat impak sampel berukuran 5cm x 10cm x 1cm. Pengujian impak dapat dilakukan dengan menggunakan alat model chafri
Gambar 2.7. Salah Satu Alat Uji Kuat Impak
d. Kuat Rekat Internal.
Kuat rekat internal dilakukan untuk sampel uji berukuran 5cm x 5cm x 1cm direkatkan pada dua buah blok aluminium dengan perekat besi atau logam dan dibiarkan sampai mengering. Kedua blok ditarik tegak lurus terhadap permukaan sampel sampai beban maksimum, pengujian kuat rekat internal dihitung dengan rumus :
dimana :
KRI : kuat rekat internal ( kgf /cm2) Pmaks : berat beban maksimum (kgf) A : luas permukaan sampel uji (cm2)
Penyiapan sampel atau contoh uji diperlihatkan seperti gambar berikut :
Gambar 2.8. Penyiapan sampel uji rekat internal 2.4 PAPAN PARTIKEL
2.4.1 Pengertian Papan Partikel
Menurut Iskandar (2009), papan partikel adalah lembaran hasil pengempaan panas campuran partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya dengan perekat organik dan bahan lainnya.
Papanpartikel adalah lembaran bahan yang terbuat dari serpihan kayu atau bahan-bahan yang mengandung lignoselulosa seperti keeping, serpih, untai yang disatukan dengan menggunakan bahan pengikat organic dengan memberikan perlakuan panas, tekanan, kadar air, katalis dan sebagainya (FAO, 1997).
Menurut Haygreen dan Bowyer (1996), papan partikel adalah produk panel yang dihasilkan dengan memanpatkan partikel-partikel kayu sekaligus mengikatnya dengan suatu perekat. Tipe-tipe papan partikel yang banyak itu sangat berbeda dalam hal ukuran dan bentuk partikel, jumlah resin (perekat) yang digunakan dan kerapatan panel yang dihasilkan.
Penggunaan papan partikel sangat luas, menurut Haygreen dan Bowyer (1996) pada sejumlah pemakaian, papan partikel digunakan sebagai pilihan lain terhadap kayu lapis.
Bahan baku papan partikel
Bahan utama papan partikel menurut Walker (1993), yaitu :
1. Sisa industry serbuk gergaji, pasahan dan potongan-potongan kayu 2. Sisa pengambilan kayu, penjarangan dan jens bukan komersial
3. Bahan material berlignoselulosa bukan kayu seperti rami, ampas tebu, bamboo, tandan kelapa sawit, serat nenas, enceng gondok dan lain-lain. Adapun tipe-tipe partikel yang digunakan untuk bahan baku pembuatan papan partikel menurut Haygreen dan Bowyer (1996), yaitu :
a. Pasahan (shaving), partikel kayu kecil berdimensi tidak menentu yang dihasilkan apabila mengetam lebar atau mengetam sisi ketebalan kayu. b. Serpih (flake), partikel kecil dengan dimensi yang telah ditentukan
sebelumnya yang dihasilkan dengan peralatan yang telah dikhususkan. c. Biskit (wafer), serupa serpih tetapi bentuknya lebih besar. Biasanya lebih
dari 0,025 inci tebalnya dan lebih 1 inci panjangnya.
d. Tatal (chips), sekeping kayu yang dipotong dari suatu blok dengan pisau yang besar atau pemukul.
e. Serbuk gergaji, dihasilkan oleh pemotongan dengan gergaji.
f. Untaian, pasahan panjang tetapi pipih dengan permukaan yang sejajar. g. Kerat, bentuk persegi potongan melintang dengan panjang paling sedikit 4
kali ketebalannya.
h. Wol kayu, keratin yang panjang, berombak, ramping. Sifat dan kegunaan papan partikel
Sifat fisis
1. Kerapatan papan partikel 2. Kadar air papan partikel
2.4.2 Sifat dan Kegunaan Papan Partikel
Penggunaan papan partikel (komposit) dibedakan menjadi dua bagian, yaitu :
a. Structural Composite
Dipergunakan untuk dinding, atap, bagian lantai, tangga, komponen kerangka, mebel dan lain-lain. Bahan yang digunakan untuk memikul beban di dalam penggunaannya, penggunaan perekat eksterior akan menghasilkan papan eksterior sedangkan pemakaian perekat interior akan menghasilkan papan partikel interior.
b. Non Structural Composite
Komposit ini tidak digunakan untuk memikul beban, penggunaan akhir produknya untuk pintu, jendela, mebel, bahan pengemas, pembatas ubin, bagian interior mobil dan lain-lain
2.5 SERAT KULIT JAGUNG 2.5.1 Klasifikasi Tanaman Jagung
Wikipedia C(www.ebooklibs.com/jagung_merupakan_satu.html -) Tanaman jagung (Zea mays ) diklasifikasikan sebagai berikut : Divi : Spermatophyta
Sub Divi : Agiospermae Kelas : Monocotyledonae Ordo : Rhoedelas
Family : Cruciferae Species :Zea mays
Gambar 2.9 Pohon Jagung 2.5.2. Komposisi Kimia Kulit jagung.
Adapun kandungan atau komposisi kimia yang ada pada kulit jagung yaitu Hemiselulosa ( 67 %), selulosa (23 %) dan lignin (0,1 %) dll.
2.5.3. Kulit Jagung dan Kegunaannya
Permintaan gelas plastik terus meningkat dari tahun ke tahun. Maklum, banyak produk barang-barang konsumsi yang menggunakan plastik sebagai pembungkus atau wadahnya. Tengok saja, setiap gerai dari jenis booth hingga restoran yang menyediakan minuman soda, teh, kopi, maupun sirup, memakai gelas plastik sebagai wadah.
Namun, tanpa disadari, proses pembuatan gelas dari plastik ini bisa menghasilkan limbah berbahaya. Begitu juga sampah yang dihasilkan dari gelas plastik lantaran tak bisa didaur ulang tanah.
10 ribu gelas plastik berukuran 240 mililiter bisa membuat tumpukan sampah 2-3 meter kubik. Meski daur ulang plastik banyak dilakukan, tak semua sampah plastik itu bisa diolah kembali.
Mohamad Faisol, pemilik Mitradata Plastic Packaging, produsen plastik di Surabaya, Jawa Timur, menyadari betul dampak negatif tersebut. Karena itulah,
dia mencoba bahan baku alternatif pengganti plastik, yakni kulit jagung dan biji ketela.
Menurutnya, kedua bahan tersebut sangat cocok karena memiliki serat yang cukup kuat. "Sebenarnya banyak sekali bahan yang bisa dipakai, namun yang ekonomis dan tersedia dalam jumlah banyak adalah kulit jagung. (Muhammad Faisol : 2010)
Kualitas gelas maupun botol dari kulit jagung tidak kalah bagus dengan gelas yang terbuat dari plastik. Selain antibocor, penampilan gelas dari kulit jagung ini juga bisa dibikin menarik, karena sisi luar gelas tetap bisa didesain atau dibubuhi merek-merek tertentu dengan cara di-print alias dicetak.
Hanya, proses pembuatan gelasnya membutuhkan waktu yang cukup lama, yaitu sekitar tiga pekan. Pasalnya, kulit jagung harus melalui beberapa tahapan proses. Mulai dari dihancurkan hingga menjadi biji kulit jagung yang sama seperti biji plastik. "Kalau sudah menjadi biji seperti biji plastik proses pembuatannya sama seperti gelas plastic. (Muhammad Faisol : 2010)
Tak hanya proses pembuatan yang mirip, mesin yang digunakan pun sama seperti mesin pembuat gelas plastik. , ketika menjadi sampah, gelas dari kulit jagung bisa diserap tanah dan menjadi pupuk.
Menurut Faisol, di negara lain, terutama di negara maju, sebagian besar produsen consumer goods sudah beralih menggunakan kulit jagung sebagai pengganti plastik. "Taiwan sudah mulai menggunakan kulit jagung untuk membuat gelas plastik. Gelas kulit jagung Taiwan sudah diekspor ke Amerika.
Di Indonesia biobag pertama kali dikenalkan oleh PT Ecotech Indopratama pada akhir 2006. Menurut Mutaza Sarbini, Direktur Pelaksana Ecotech, seperti dikutip situs Radio Singapore International “Rahasia biobag terletak pada bahan baku yaitu terbuat dari kulit jagung yang disebut mates-bi”.
Keunggulan lain dari biobag adalah jika dibuang di tempat pembuangan sampah atau dipendam di dalam tanah mampu terurai secara alami hanya dalam waktu sepuluh sampai empat puluh lima hari.
Kulit jagung bisa dimanfaatkan sebagai bahan serat kain berkualitas tinggi, disebut sorona. Teknologi pemanfataan kulit jagung sebagai bahan serat kain
dikembangkan pertama kali oleh perusahaan life sciences terbesar di dunia yang bermarkas di Amerika Serikat, Du Pont.
Melalui proses penelitian yang cermat, inti dari kulit jagung bisa menghasilkan bahan polymer berkualitas tinggi. Teknologi yang ramah lingkungan itu, ongkos produksinya memang lebih mahal ketimbang teknologi yang konvensional. Tapi, seiring dengan makin meningkatnya kesadaran akan bahayanya pemakaian barang-barang dari plastik bagi kesehatan manusia – terutama di kalangan menengah ke atas – juga kesadaran akan kelestarian alam, maka berbagai barang dari serat kulit jagung itu bisa dijadikan peluang bisnis.
Gambar 2.10 Kulit jagung
2.6 Katalys Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO)
Katalis yang digunakan adalah katalis Methyl Ethyl Keton Peroxide (MEKPO) dengan bentuk cair, berwarna bening. Fungsi dari katalis adalah mempercepat proses pengeringan (curring) pada bahan matriks suatu komposit. Semakin banyak katalis yang dicampurkan pada cairan matriks akan mempercepat proses laju pengeringan, tetapi akibat mencampurkan katalis terlalu banyak adalah membuat komposit menjadi getas. Penggunaan katalis sebaiknya diatur berdasarkan kebutuhannya. Pada saat mencampurkan katalis ke dalam matriks maka akan timbul reaksi panas (600-900C).
Proses pengerasan resin diberi bahan tambahan yaitu, katalis jenis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO), katalis digunakan untuk mempercepat proses pengerasan cairan resin pada suhu yang lebih tinggi. Pemakaian katalis dibatasi sampai 1% dari volume resin (P.T. Justus Sakti Raya, 2001, dalam Nurmaulita 2009)
2.7. NaOH Sebagai perendam Kulit Jagung
Natrium hidroksida (NaOH), juga dikenal sebagai soda kaustik atau sodium hidroksida, adalah sejenis basa logam kaustik. Natrium Hidroksida terbentuk dari oksida basa Natrium Oksida dilarutkan dalam air. Natrium hidroksida membentuk larutan alkalin yang kuat ketika dilarutkan ke dalam air. Ia digunakan di berbagai macam bidang industri, kebanyakan digunakan sebagai basa dalam proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen. Natrium hidroksida adalah basa yang paling umum digunakan dalam laboratorium kimia.
Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%. Ia bersifat lembab cair dan secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas. Ia sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan. Ia juga larut dalam etanol dan metanol, walaupun kelarutan NaOH dalam kedua cairan ini lebih kecil daripada kelarutan KOH. Ia tidak larut dalam dietil eter dan pelarut non-polar lainnya. Larutan natrium hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas.wikipedia D (Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas 18 des 2010)
