SIFAT MEKANIK BIOKOMPOSIT SERAT RAMI
(BOEHMERIA NIVEA L.) DENGAN MATRIKS
POLIPROPILLEN
RIZKI ADISTYA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
ABSTRAK
RIZKI ADISTYA. Sifat Mekanik Biokomposit Serat Rami (Boehmeria nivea L.) dengan Matriks Polipropillen. Dibimbing oleh SITI NIKMATIN dan AKHIRUDDIN MADDU.
Komposit adalah struktur material yang terdiri dari dua kombinasi bahan atau lebih dimana sifat mekanik material pembentuknya berbeda-beda. Sifat mekanik yang baik merupakan salah satu unsur penting suatu bahan. Telah dilakukan pengujian mekanik pada biokomposit serat rami dengan matriks polipropillen, yaitu pengujian kekuatan tarik dan kekuatan impak bahan. Pengujian ini dilakukan pada bahan dengan konsentrasi dan ukuran serat yang berbeda. Pada bahan dengan ukuran serat 150 µm dan konsentrasi 5%, didapatkan kekuatan tarik rata-rata sebesar 2.333 x 1010 Pa, pertambahan panjang saat
terjadi perpatahan (elongation at break) rata-rata sebesar 7.476%, dan kekuatan impak
charpy rata-rata sebesar 5315 J m-2. Pada bahan dengan ukuran serat 150 µm dan
konsentrasi 10%, didapatkan kekuatan tarik rata-rata sebesar 1.771 x 1010 Pa,
pertambahan panjang rata-rata sebesar 6.218%, dan kekuatan impak charpy rata-rata sebesar 8024 J m-2. Pada bahan dengan ukuran serat 229 nm dan konsentrasi 5%,
didapatkan kekuatan tarik rata-rata sebesar 1.725 x 1010 Pa, pertambahan panjang rata-rata
sebesar 5.095%, dan kekuatan impak charpy rata-rata sebesar 6346 J m-2. Pada bahan
dengan ukuran serat 229 nm dan konsentrasi 10%, didapatkan kekuatan tarik rata-rata sebesar 1.713 x 1010 Pa, persen pertambahan panjang rata-rata sebesar 4.505%, dan
kekuatan impak charpy rata-rata sebesar 7719 J m-2. Peningkatan konsentrasi filler
menyebabkan penurunan kekuatan tarik dan peningkatkan kekuatan impak biokomposit yang terbentuk. Ukuran serat mempengaruhi kekuatan tarik dan impak biokomposit yang terbentuk. Kekuatan tarik biokomposit dengan ukuran filler 150 µm lebih tinggi dibandingkan ukuran filler 229 nm. Kekuatan impak biokomposit dengan ukuran 150 µm lebih tinggi dibandingkan ukuran filler 229 nm pada konsentrasi 5%. Pada konsentrasi 10% biokomposit dengan ukuran filler 229 nm memiliki kekuatan impak yang lebih tinggi dibandingkan dengan pada ukuran filler 150 µm.
SIFAT MEKANIK BIOKOMPOSIT SERAT RAMI
(BOEHMERIA NIVEA L.) DENGAN MATRIKS
POLIPROPILLEN
RIZKI ADISTYA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Fisika
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Sifat Mekanik Biokomposit Serat Rami (Boehmeria nivea L.) dengan Matriks Polipropillen
Nama : Rizki Adistya NIM : G74080015
Disetujui
Dr. Siti Nikmatin, M.Si Dr.Akhiruddin Maddu, M.Si Pembimbing I Pembimbing II
Diketahui
Dr.Akhiruddin Maddu, M.Si Ketua Departemen
PRAKATA
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, karunia dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul Sifat
Mekanik Biokomosit Serat Rami (Boehmeria nivea L.) dengan Matriks Polipropillen.
Penelitian ini disusun sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini, penulis juga ingin mengucapkan terimakasih kepada: • Ibu Dr. Siti Nikmatin, S.Si, M.Si dan Bapak Dr.Akhiruddin Maddu, S.Si M.Si
selaku dosen pembimbing yang sudah memberikan banyak dukungan dan arahan sehingga penelitian ini dapat diselesaikan.
• Kedua orang tua saya Bapak Ngadimin dan Ibu Warngiatun yang selalu memberikan dukungan dan semangat.
• Teman-teman kelompok biokomposit (Atin, Doni, Dwi, Feri, dan Nina) yang banyak membantu dalam menjalankan penelitian ini.
• Ibu Dede selaku staf laboratorium kimia fisika Institut Teknologi Indonesia yang memberikan banyak bantuan dan arahan dalam pengoperasian alat
reomix.
• Staf Sentra Teknologi Polimer (Bapak Abdur, Mas Iqro, dan Ibu Yepi) yang banyak membantu dalam hal sintesa bahan (hot press, crushing, dan cutting) dan pengujian mekanik bahan.
• Anggota Rohis Fisika angkatan 45 (Ahmad Yasin, Ahmad Khakim, Pandu, Fika, Jalimas, dan Mulyana) yang sudah berjuang bersama di kelas selama 3 tahun.
• Teman-teman fisika (Muhamar Kadapi, Zaenal Muttaqim, Ahmad Khakim, Iman dll) yang sudah memberikan banyak bantuan moral dan material.
• Semua pihak yang telah membantu yang tidak bisa penulis ucapkan satu persatu, terimakasih banyak atas dukungannya.
Akhir kata, dengan adanya tulisan ini diharapkan dapat memberikan manfaat yang besar. Kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan unutk kemajuan penelitian ini. Semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan rahmat dan karunia-Nya untuk kita semua. Amin.
Bogor, Agustus 2012
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tangerang pada tanggal 12 Juni 1989. Penulis adalah anak pertama dari empat bersaudara. Penulis adalah putra pertama dari empat bersaudara dari ayah Ngadimin dan Ibu Warngiatun. Penulis menyelesaikan pendidikan taman kanak-kanak di TK Al-Muttaqin pada tahun 1996 dan melanjutkan pendidikan di Sekolah Dasar Negeri Kartika Sejahtera dan lulus pada tahun 2002. Setelah itu penulis melanjutkan pendidikan di SMP Negeri 14 Depok dan lulus pada tahun 2005 kemudian melanjutkan ke SMA Negeri 5 Depok dan lulus pada tahun 2008.
Tahun 2008 penulis diterima sebagai mahasiswa di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Ujian Seleksi Masuk IPB (USMI) di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengtahuan Alam.
Selama menempuh pendidikan, penulis juga pernah aktif di beberapa organisasi, yaitu sebagai ketua Divisi Ruhiyah Rohani Islam (Rohis) SMAN 5 Depok, ketua rohis kelas fisika angkatan 2008, dan anggota Lembaga Dakwah Fakultas MIPA (Serum G).
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
PENDAHULUAN ... 1 Latar Belakang ... 1 Rumusan Masalah ... 1 Tujuan Penelitian ... 1 Hipotesis ... 1 TINJAUAN PUSTAKA ... 1 Tanaman Rami ... 1 Polipropillen ... 2 Komposit ... 3 Uji Tarik ... 4 Uji Impak ... 4
BAHAN DAN METODE ... 5
Tempat dan Waktu Penelitian ... 5
Alat dan Bahan ... 5
Metode Penelitian ... 6
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 7
Sintesa Biokomposit Serat Rami ... 7
Kekuatan Tarik Biokomposit Serat Rami ... 7
Kekuatan Impak Biokomposit Serat Rami ... 9
KESIMPULAN ... 10
SARAN ... 10
DAFTAR PUSTAKA ... 10
DAFTAR TABEL
1 Komposisi serat alam ... 2
2 Perbandingan sifat serat rami dengan beberapa jenis serat lain ... 2
3 Kekuatan tarik biokomposit serat rami ... 8
4 Elongation at break biokomposit serat rami ... 8
5 Kekuatan impak biokomposit rami ... 9
DAFTAR GAMBAR 1 Tanaman rami ... 2
2 Kulit batang rami ... 2
3 Struktur kimia polipropillen ... 3
4 Reaksi polimerasi propillen menjadi polipropillen ... 3
5 Atom karbon terikat secara tetrahedral dengan sudut 109,5o ... 3
6 (a) Gambaran singkat uji tarik dan (b) grafik hasil uji tarik ... 4
7 Skema uji impak Charpy ... 5
8 Diagram alir penelitian ... 6
9 Kekuatan tarik biokomposit serat rami ... 9
10 Elongation at break biokomposit serat rami ... 9
DAFTAR LAMPIRAN
1 Data uji tarik biokomposit dengan filler 5% dan ukuran 150 µm ... 13
2 Data uji tarik biokomposit dengan filler 10% dan ukuran 150 µm ... 13
3 Data uji tarik biokomposit dengan filler 5% dan ukuran 229 nm ... ... 13
4 Data uji tarik biokomposit dengan filler 10% dan ukuran 229 nm ... 14
5 Data modulus elastisitas biokomposit serat rami ... 14
6 Grafik stress-strain dengan konsentrasi filler 5% dan ukuran 150 µm ... 14
7 Grafik stress-strain dengan konsentrasi filler 10% dan ukuran 150 µm ... 15
8 Grafik stress-strain dengan konsentrasi filler 5% dan ukuran 229 nm ... 15
9 Grafik stress-strain dengan konsentrasi filler 10% dan ukuran 229 nm ... 16
10 Data uji impak biokomposit dengan filler 5% dan ukuran 150 µm ... 16
11 Data uji impak biokomposit dengan filler 10% dan ukuran 150 µm ... 16
12 Data uji impak biokomposit dengan filler 5% dan ukuran 229 nm ... 17
13 Data uji impak biokomposit dengan filler 10% dan ukuran 229 nm ... 17
14 Alat hot press ... 17
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki keanekaragaman hayati yang tinggi. Salah satunya adalah tumbuhan-tumbuhan penghasil selulosa yang dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan manusia. Tumbuh-tumbuhan yang mengandung selulosa cukup melimpah di Indonesia dan merupakan sumber alam yang dapat diperbaharui melalui pembudidayaan, diantaranya seperti yang sedang digalakkan pemerintah yaitu hutan tanaman industri (HTI). Tetapi sumber daya hayati yang tinggi tersebut belum dapat dimanfaatkan dengan optimal untuk kepentingan bangsa. Salah satu tumbuhan penghasil selulosa terbaik adalah tanaman rami (Boehmeria nivea
L.) yang banyak tumbuh di Indonesia.1
Tanaman rami memiliki keunggulan dibandingkan dengan beberapa jenis tanaman penghasil serat alam lain, misalnya dari segi kekuatan dan kelenturan.2
Selulosa yang dihasilkan tanaman merupakan salah satu bahan pembentuk komposit alam yang memiliki banyak manfaat untuk kehidupan manusia. Komposit merupakan material yang berasal dari perpaduan dua bahan atau lebih yang memiliki sifat yang berbeda. Bahan yang dipadukan tersebut terdiri dari matriks dan filler.3
Sebagian besar
komposit yang selama ini dimanfaatkan berasal dari bahan sintetik yang tidak dapat diperbarui. Salah satu alternatif untuk menghasilkan komposit dengan biaya lebih ekonomis adalah mencari bahan pengganti salah satu komponen pembentuk komposit tersebut. Salah satunya adalah dengan cara mengganti bahan filler komposit dengan bahan yang berasal dari serat alam, salah satunya adalah serat dari tanaman rami. Tanaman rami merupakan salah satu penghasil selulosa yang dapat dimanfaatkan untuk pembuatan biokomposit. Selulosa yang dihasilkan tanaman rami diharapkan dapat
menggantikan bahan sintetis yang berasal dari minyak bumi. Dengan menggunakan serat alam sebagai filler maka jumlah konsumsi minyak bumi yang jumlahnya besar bisa dikurangi.4
Selain itu komposit yang berasal dari serat alam bersifat biodegradable sehingga jauh lebih ramah lingkungan.5
Sifat bahan komposit adalah ringan dan memiliki kekuatan yang spesifik sehingga dapat digunakan sebagai pengganti kayu atau logam. Ketahanan suatu bahan dalam menerima gaya atau tekanan dari luar merupakan suatu syarat yang harus dipenuhi suatu bahan agar dapat digunakan dengan baik dan memiliki usia pemakaian yang panjang.6
Oleh karena itu, dalam penelitian ini dilakukan pengujian sifat mekanik (kekuatan tarik dan impak) bahan komposit yang dibuat dengan matriks polimer polipropillen dengan filler serat tanaman rami.
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah analisis perbandingan sifat mekanik biokomposit serat rami berdasarkan konsentrasi dan variasi ukuran filler (µm dan nm) yang disintesa dengan metode
blending dan hot press.
Rumusan Masalah
Apa pengaruh konsentrasi dan ukuran filler terhadap sifat mekanik biokomposit serat rami?
Hipotesa
Peningkatan konsentrasi filler dalam rentang kurang dari 30 % akan meningkatkan kekuatan mekanik bahan dan semakin kecil ukuran filler akan meningkatkan kekuatan mekanik bahan.
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Rami
Tanaman rami (Gambar 1) dalam bahasa latin disebut Boehmeria nivea L. Tanaman ini mempunyai akar yang
tumbuh vertikal ke dalam tanah sedalam 20-30 cm. Tanaman rami tingginya dapat mencapai 2 m lebih dengan waktu atau masa panen terbaik sekitar 55 hari pada daerah daratan rendah sampai dengan 3 bulan di daerah dataran tinggi atau pegunungan.7 Tanaman rami sangat
cocok dikembangkan di Indonesia bagian barat yang beriklim basah, karena tanaman ini memerlukan banyak curah hujan sepanjang tahun. Serat rami merupakan bahan yang berasal dari kulit batang rami (Gambar 2). Serat rami ini masih dalam bentuk bundelan, karena terikat oleh lapisan pektin yang biasa disebut gum, yaitu sejenis karbohidrat rantai panjang yang menyebabkan helaian serat terikat satu sama lain.
Rami merupakan tanaman tahunan dengan bentuk tanaman herba berumpun banyak yang menghasilkan serat dari kulit batangnya. Serat rami tergolong dalam serat panjang, kuat, dan baik untuk bahan baku tekstil karena memiliki struktur yang mirip dengan serat kapas. Untuk diambil seratnya, batang tanaman rami dipanen setiap dua bulan sekali dan diproses dengan mesin dekortikator sehingga menghasilkan serat kasar (china grass). Sebelum dipintal menjadi benang, serat kasar yang masih banyak mengandung getah (gum) perlu dibersihkan melalui proses
degumming, dan proses pemutihan serta
pelemasan dengan pemberian minyak
(oiling) sehingga menjadi serat yang
putih dan lemas (rami top). 8
Sebagai tanaman berserat (bast
fiber), rami mempunyai banyak
kegunaan, yaitu sebagai sumber penghasil serat untuk industri tekstil (sebagai subsitusi kapas) maupun bahan baku pulp kertas. Kandungan selulosa dan lignin rami dan beberapa serat lain ditunjukkan pada Tabel 1.1 Rami juga
memiliki keunggulan dalam beberapa sifat dibandingkan beberapa serat alam lain misalnya dalam hal daya lentur, kekuatan tarik, dan daya mulur seperti ditunjukkan pada Tabel 2.2
Gambar 1 Tanaman rami.5
Gambar 2 Kulit batang rami.5 Tabel 1 Komposisi Serat Alam1
Nama Selulosa (%) Hemiselulosa (%) Lignin (%) Abaka 60-65 6-8 5-10 Coir 43 1 45 Jute 61-63 13 3-13 Mesta 60 15 10 Palmirah 40-50 15 42-45 Nenas 80 - 12 Rami 80-85 3-4 0,5-1 Sisal 60-67 10-15 8-12 Straw 40 28 18
Tabel 2 Perbandingan sifat serat rami dengan beberapa jenis serat lain2
Sifat Rami Flax Kapas
Daya lentur (105 N/m2) 9.5 7.8 4.5 Kelembaban (%) 12.0 12.0 8.0 Kehalusan (denier) 6.0 1.0 3.2 Kekuatan tarik (1010 N/m2) 9.1 8.8 2.9 Daya mulur (%) 3.7 3.3 6.9 Polipropillen
Polipropillen merupakan polimer hidrokarbon yang termasuk ke dalam polimer termoplastik yang dapat diolah pada suhu tinggi. Polipropillen berasal dari monomer propillen yang diperoleh
dari pemurnian minyak bumi. Struktur molekul propillen dapat dilihat pada Gambar 3.9
Secara industri, polimerisasi polipropillen dilakukan dengan menggunakan katalis koordinasi. Proses polimerisasi ini akan dapat menghasilkan suatu rantai linear yang berbentuk -A-A-A-A-A-, dengan A merupakan propillen. Reaksi polimerisasi dari propillen secara umum dapat dilihat pada Gambar 4.9
Kristalinitas merupakan sifat penting yang terdapat pada polimer. Kristalinitas merupakan ikatan antara rantai molekul sehingga menghasilkan susunan molekul yang lebih teratur. Pada polipropillen, rantai polimer yang terbentuk dapat tersusun membentuk daerah kristalin (molekul tersusun teratur) dan bagian lain membentuk daerah amorf (molekul tersusun secara tidak teratur)..Struktur polimer atom-atom karbon terikat secara tetrahedral dengan sudut antara ikatan C-C 109,5o dan membentuk rantai
zigzag planar seperti ditunjukkan pada Gambar 5 berikut.9
Gambar 3 Struktur kimia polipropillen.9
Gambar 4 Reaksi polimerasi propillen menjadi polipropillen.9
Gambar 5 Atom karbon terikat secara tetrahedral dengan sudut 109,5o.9
Polipropillen juga mempunyai sifat isolator yang baik mudah diproses dan sangat tahan terhadap air karena sedikit sekali menyerap air, dan sifat kekakuan yang tinggi. Sifat kelarutan polipropillen sama dengan sifat kelarutan yang dimiliki polietena, yakni tak larut pada suhu ruang.9 Seperti polyolefin lain,
polipropillen juga mempunyai ketahan yang sangat baik terhadap bahan kimia anorganik non pengoksidasi, deterjen, alkohol dan sebagainya. Polipropillen mempunyai tegangan (tensile) yang rendah, kekuatan benturan (impact
strength) yang tinggi dan ketahan yang
tinggi terhadap pelarut organik
Tetapi polipropillen dapat terdegradasi oleh zat pengoksidasi seperti asam nitrat dan hidrogen peroksida. Sifat kristalinitasnya yang tinggi menyebabkan daya regangannya tinggi, kaku, dan keras.10
Komposit
Komposit adalah struktur material yang terdiri dari dua kombinasi bahan atau lebih dimana sifat mekanik material pembentuknya berbeda-beda. Kata komposit dalam pengertian bahan komposit berarti terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang digabung atau dicampur secara makroskopis. Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai bahan pengisi dan bahan pengikat serat-serat tersebut yang disebut matriks. Didalam komposit unsur utamanya adalah serat, sedangkan bahan pengikatnya menggunakan bahan polimer yang mudah dibentuk dan mempunyai daya pengikat yang tinggi. Sebagai bahan pengisi serat digunakan untuk menahan sebagian besar gaya yang bekerja pada bahan komposit, matriks 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 matriks dipilih bahan-bahan yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia.11
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 sifat istimewa yang komposit yaitu ringan, kuat, tidak terpengaruh korosi, dan mampu bersaing dengan logam, dengan tidak kehilangan karakteristik dan kekuatan mekanisnya.11
Sekarang pada umumnya komposit yang dibuat manusia dapat dibagi kedalam tiga kelompok, yaitu Komposit Matriks Polimer atau Polymer Matrix
Composites (PMC), Komposit Matriks
Logam atau Metal Matrix Composites (MMC), dan Komposit Matriks Keramik atau Ceramic Matrix Composites
(CMC).12 Uji Tarik
Uji tarik mungkin adalah cara pengujian bahan yang paling mendasar. Pengujian ini sangat sederhana, tidak mahal dan sudah mengalami standarisasi di seluruh dunia, misalnya di Amerika dengan ASTM E8 dan Jepang dengan JIS 2241. Dengan menarik suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang. Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus memiliki cengkeraman (grip) yang kuat dan kekakuan yang tinggi (highly stiff).
Brand terkenal untuk alat uji tarik antara
lain adalah antara lain adalah Shimadzu,
Instron dan Dartec.3
Bila kita terus menarik suatu bahan (dalam hal ini suatu logam) sampai putus, kita akan mendapatkan profil tarikan yang lengkap yang berupa kurva seperti digambarkan pada Gambar 6.
Kurva tersebut menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang. Profil ini sangat diperlukan dalam desain yang memakai bahan tersebut.
Uji Impak
Pengujian impak bertujuan untuk mengukur berapa energi yang dapat diserap suatu material sampai material tersebut patah. Pengujian impak merupakan respon terhadap beban kejut atau beban tiba-tiba (beban impak). Uji kejut dikembangkan untuk menentukan kekuatan kejut (impact toughness) bahan logam dan non logam terhadap beban kejut.13
Dalam pengujian impak terdiri dari dua teknik pengujian standar yaitu
Charpy dan Izod. Pada pengujian
standar Charpy dan Izod, dirancang dan masih digunakan untuk mengukur energi impak yang juga dikenal dengan ketangguhan takik.14
Spesimen Charpy berbentuk batang dengan penampang lintang bujur sangkar dengan takikan V oleh proses permesinan. Beban didapatkan dari Gambar 6 (a) Gambaran singkat uji tarik dan (b) grafik hasil uji tarik.
Tegangan tarik maksimum Titik putus Titik luluh Daerah linear Pertambahan panjang Gaya tarik spesimen Gaya tarik Gaya tarik Deformasi lokal Putus (Break)
(a)
(b)
tumbukan oleh palu pendulum pada alat uji impak (Gambar 7) yang dilepas dari posisi ketinggian h. Ketika dilepas, ujung pisau pada palu pendulum akan menghantam dan mematahkan spesimen ditakikannya yang bekerja sebagai titik konsentrasi tegangan untuk pukulan impak kecepatan tinggi. Palu pendulum akan melanjutkan ayunan untuk mencapai ketinggian maksimum h’ yang lebih rendah dari h. Energi yang diserap dihitung dari perbedaan h’ dan h (mgh –
mgh’), adalah ukuran dari energi impak.
Energi yang diserap ini merupakan energi yang diperlukan untuk mematahkan spesimen uji impak.15
Posisi simpangan lengan pendulum terhadap garis vertikal sebelum dibenturkan adalah α dan posisi lengan pendulum terhadap garis vertikal setelah membentur spesimen adalah β (Gambar 8). Dengan mengetahui besarnya energi potensial yang diserap oleh material maka kekuatan impak benda uji dapat dihitung (Standard ASTM D256-00).3
Eserap = energi awal – energi yang tersisa
= m.g.h – m.g.h’
= m.g.(R-Rcos α) – m.g.(R- R.cos β) Esrp = mg.R.(cos β - cos α) ...(5) Esrp : energi serap (J)
m : massa pendulum (kg) = 20 kg g : percepatan gravitasi (m s2) = 10 ms2
R : panjang lengan (m) = 0,8 m
α : sudut pendulum sebelum diayunkan = 30o
β : sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen
Harga impak dapat dihitung dengan : HI= Esrp/ܣ ... (6) Keterangan:
HI : Harga Impak (J mm-2)
Esrp : energi serap (J)
Ao : Luas penampang (mm2)
Pengujian impak dapat diidentifikasi sebagai berikut :
1. Material yang getas, bentuk patahannya akan bermukaan merata, hal ini menunjukkan bahwa material yang getas akan cenderung patah akibat tegangan normal.
Gambar 7 Skema uji impak Charpy.14
2. Material yang ulet akan terlihat meruncing, hal ini menunjukkan bahwa material yang ulet akan patah akibat tegangan geser.
3. Semakin besar posisi sudut β akan semakin getas, demikian sebaliknya. Artinya pada material getas, energy untuk mematahkan material cenderung semakin kecil, demikian sebaliknya.3
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Biofisika Material Departemen Fisika Institut Pertanian Bogor, Institut Teknologi Indonesia, dan Sentra Teknologi Polimer. Penelitian dilaksanakan dari bulan Desember 2011 sampai dengan bulan Juni 2012. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah pend disk milling, ayakan, timbangan, hot plate stirrer, alat ultrasonikasi, reomix, hot press, dan alat uji mekanik. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah serat rami, PPMA (asam maleat), dan polipropillen.
Posisi awal Palu Skala Pointer Posisi akhir h spesimen h’
Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan mulai dari pembuatan filler, blending, hot press, dan pengujian sifat mekanik bahan. Gambar 9 memperlihatkan diagram alir dari penelitian.
Tahapan pertama adalah pembuatan
filler berupa serat rami dengan cara
penggilingan dengan menggunakan mesin pen disk milling dan pengayakan bahan sehingga didapatkan sampel dengan ukuran 150 µm dan 75 µm. Sampel dengan ukuran 75 µm diproses lebih lanjut menjadi ukuran dengan skala nano dengan menggunakan metode ultrasonikasi. Proses ultrasonikasi dilakukan selama 105 menit dan didapatkan serat rami dengan ukuran 229 nm. Setelah itu dilakukan penimbangan bahan yaitu polimer polipropillen, PPMA (3%), dan serat rami dengan konsentrasi serat sebesar 5% dan 10% untuk sampel dengan ukuran filler 150 µm dan 229 nm.
Selanjutnya dilakukan proses
blending agar bahan-bahan tercampur
secara merata (homogen). Proses ini dilakukan dengan memasukkan bahan ke dalam alat reomix dengan suhu 160
o
C selama 5 menit. Proses homogenisasi terjadi karena adanya pemanasan dan pengadukan bahan secara bersamaan. Hasil dari proses blending ini berupa komposit setengah jadi yang masih berupa gumpalan.
Bahan komposit yang telah
di-blending selanjutnya di-hot press. Hot press adalah metode pencetakan
komposit atau material dengan pemberian tekanan pada suhu tinggi. Suhu yang digunakan pada proses ini adalah 175 oC dengan tekanan sebesar 1 bar. Alat hot press yang digunakan adalah Collin tipe P300P dengan sistem pemanasan dan kompresi automatis. Proses hot press dengan alat ini terdiri atas 5 fase dalam pengoperasiannya. Fase pertama hingga fase ke-3 adalah proses pemanasan bahan secara bertahap, fase ke-4 adalah pemanasan sekaligus pemberian tekanan pada bahan, dan fase ke-5 adalah pendinginan
Gambar 8 Diagram alir penelitian. bahan dengan cara mengalirkan air pada pipa yang terhubung ke plat pemanas. Hasil dari proses ini adalah komposit jadi yang siap untuk pengujian. Sampel yang sudah dicetak dengan hot press dipotong dengan menggunakan gergaji mesin sesuai dengan ukuran standard uji yang akan dilakukan. Setelah itu dilakukan pengkondisian sampel dengan cara menempatkan sampel pada ruang dengan suhu 23 oC dan kelembaban 50% selama 40 jam. Tujuan dari proses ini adalah untuk meminimalisasi pengaruh suhu dan kelembaban pada bahan sehingga sifat bahan yang akan diuji lebih stabil.
Proses selanjutnya adalah pengujian sifat mekanik bahan, yaitu pengujian kekuatan tarik dan kekuatan impak bahan. Sampel yang digunakan untuk uji tarik (tensile) menggunakan standard ASTM D638 tipe IV dan alat yang digunakan adalah Universal Testing
Machine (UTM) dengan merk Shimadzu
Batang rami
Milling dan shaking
Rami ukuran 150 µm Rami ukuran 75 µm Cetak dengan metode hot press Proses menjadi partikel nano dengan metode ultrasonikasi Analisis data Pengujian sifat mekanik Tambahkan PP dan PPMA Blending
tipe AGS-G. Uji tarik dilakukan dalam beberapa tahap. Pertama, sampel yang sudah disiapkan diukur ketebalan dan lebarnya, setelah itu sampel dikaitkan pada grip alat UTM. Setelah itu dilakukan proses penarikan sampel. Proses penarikan sampel dilakukan dengan dengan kecepatan 0–5 mm/menit hingga sampel mengalami perpatahan. Hasil dari pengujian tarik ini adalah kurva tegangan-regangan yang menunjukkan ketahanan benda atau sampel terhadap pemberian beban tarik dan nilai persentase pertambahan panjang saat terjadi perpatahan (elongation at break) bahan.
Pengujian impak dalam penelitian menggunakan standard ISO 179 dengan metode pengujian Charpy unnotched (sampel tanpa takikan). Pada uji impak
Charpy kita mengukur energi yang
diserap untuk mematahkan benda uji. Setelah benda uji patah, bandul berayun kembali. Makin besar energi yang diserap makin rendah ayunan kembali dari bandul. Prinsip dari pengujian impak ini adalah apabila benda uji diberi beban kejut, maka benda akan mengalami proses penyerapan energi sehingga terjadi deformasi plastis yang mengakibatkan patah. Pengujian impak dalam penelitian ini dilakukan dengan cara mengukur energi yang diserap sampel dengan cara mengayunkan pendulum ke arah sampel dan menghitung jumlah energi pendulum yang diserap sampel. Pada uji impak ini digunakan pendulum sebesar 2 J dan energi koreksi sebesar 0.009 J. Energi koreksi adalah energi yang terukur pada saat pendulum diayunkan tanpa mengalami kontak dengan sampel.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sintesa Biokomposit Serat Rami
Sintesa biokomposit serat rami dimulai dengan proses penggilingan (milling) 2 kg serat rami yang menghasilkan filler berupa serbuk. Kemudian dilakukan proses pengayakan atau penyaringan ukuran filler dan
didapatkan sebanyak 0.05 kg filler dengan ukuran 150 µm dan 0.2 kg filler dengan ukuran 75 µm. Filler dengan ukuran 150 µm di-blending dengan polipropillen dan PPMA kemudian
di-hot press. Hasilnya berupa 4 sampel
biokomposit dengan diameter 14 cm dan ketebalan 4 mm. Filler dengan ukuran 75 µm diultrasonikasi selama 105 menit dan dihasilkan filler dengan ukuran 229 nm. Filler dengan ukuran 229 nm tersebut kemudian blending dan
di-hot press sehingga dihasilkan 4 sampel
biokomposit dengan diameter 14 cm dan ketebalan 4 mm.
Kekuatan Tarik Biokomposit Serat Rami
Kekuatan tarik dari biokomposit serat rami dipengaruhi oleh ukuran dan konsentrasi serat yang menjadi filler biokomposit tersebut. Kekuatan tarik pada biokomposit dengan ukuran filler 150 µm adalah 2.233 x 1010 Pa untuk
konsentrasi filler 5% dan 1.771 x 1010 Pa
untuk konsentrasi 10%. Sedangkan nilai pertambahan panjang saat terjadi perpatahan (elongation at break) rata-rata bernilai 7.746% untuk biokomposit dengan konsentrasi filler 5% dan 6.218% untuk biokomposit dengan konsentrasi filler 10%. Pada
biokomposit dengan ukuran filler 229 nm, kekuatan tarik untuk konsentrasi
filler sebesar 5% memiliki kekuatan
tarik rata-rata sebesar 1.725 x 1010 Pa
dan untuk konsentrasi 10% sebesar 1.713 x 1010 Pa. Sedangkan elongation
at break rata-rata untuk konsentrasi filler
sebesar 5% adalah 5.095% dan pada biokomposit dengan konsentrasi filler sebesar 10% nilainya 4.505%. Tabel 3 berikut menunjukkan nilai kekuatan tarik rata-rata dan Tabel 4 menunjukkan nilai elongation at break rata-rata dari biokomposit serat rami yang dibentuk.
Tabel 3 Kekuatan tarik biokomposit serat rami Samp Ukuran Filler Konsentrasi filler (%) Kekuatan tarik rata - rata (x 1010Pa) A 150 µm 5 2.233 B 150 µm 10 1.771 C 229 nm 5 1.725 D 229 nm 10 1.713
Tabel 4 Elongation at break biokomposit serat rami
Sampel Ukuran Filler Konsentrasi filler (%) Elongation at break rata -rata (%) A 150 µm 5 7.746 B 150 µm 10 6.218 C 229 nm 5 5.095 D 229 nm 10 4.505
Konsentrasi dan ukuran serat atau
filler memiliki pengaruh terhadap
kekuatan tarik dari material biokomposit yang dibuat. Data di atas menunjukkan bahwa semakin besar konsentrasi untuk masing-masing ukuran serat rami yaitu 150 µm dan 229 nm, maka kekuatan tariknya semakin kecil dan pertambahan panjangnya juga akan semakin kecil.
Penggunaan serat rami yang berbentuk partikel atau serbuk menyebabkan tingkat kekuatan tariknya menjadi berkurang seiring dengan penambahan konsentrasi filler tersebut. Menurut penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Sudirman (2004) menggunakan partikel pasir sebagai
filler dengan matriks yang sama,
diketahui bahwa penambahan konsentrasi filler akan menurunkan kekuatan tarik dari komposit. Penambahan pasir dengan konsentrasi 10% menghasilkan kekuatan tarik sebesar 1.9405 x 1010 Pa dan
penambahan pasir dengan konsentrasi 30% menghasilkan komposit dengan kekuatan tarik sebesar 0.9842 x 1010 Pa.
Penggunaan filler berbentuk partikel
tersebut dapat meningkatkan kontak antar partikel dengan semakin kecilnya ukuran partikel.16 Penurunan nilai
kekuatan tarik ini dapat disebabkan oleh pengaruh gaya ikat antara matriks dengan filler. Berkurangnya nilai kekuatan tarik ini disebabkan gaya ikat antara matriks dengan filler (adhesi) lebih rendah dibandingkan dengan gaya ikat antar molekul matriks (kohesi). Selain itu penurunan nilai kekuatan tarik ini juga dipengaruhi oleh interface antara matriks dengan filler. Interface adalah daerah antara matriks dan penguat (filler) yang mengalami kontak dengan membentuk ikatan antara keduanya. Interface ini terbentuk saat
filler terbasahi oleh matriks. Interface
yang terbentuk ini berfungsi sebagai penerus (transmitter) beban antara matriks dan filler.13 Peningkatan konsentrasi filler menyebabkan nilai
interface ini bertambah. Karena gaya
ikat antara matriks dengan filler lebih kecil dibandingkan gaya ikat antara molekul-molekul matriks, maka peningkatan interface ini akan
mengurangi kekuatan tarik bahan. Selain itu data juga menunjukkan bahwa nilai kekuatan tarik biokomposit dengan filler berukuran 229 nm memiliki kekuatan tarik yang lebih rendah dibandingkan dengan biokomposit dengan filler ukuran 150 µm. Hal ini disebabkan
interface pada biokomposit dengan filler
ukuran 229 nm lebih besar dibandingkan dengan interface pada biokomposit dengan filler 150 µm. Dengan semakin kecilnya ukuran filler maka luas permukaan kontak yang terjadi antara
filler dengan matriks juga akan semakin
besar. Nilai kekuatan tarik pada biokomposit polipropillen dengan filler rami masih lebih rendah jika dibandingkan dengan kekuatan tarik komposit polipropillen dengan filler
fiber glass yang nilainya bisa mencapai
5.354 x 1010 – 5.443 x 1010 Pa.17 Tingkat
kekuatan tarik dan elongation at break untuk biokomposit serat rami dapat dilihat pada Gambar 10 dan Gambar 11.
Gambar 9 Gambar 10 Kekuatan Rami Kekuata dipengaruh dari serat tersebut. H berikut. Tabel 5 K se Sampel U A 1 B 1 C 2 D 2 0.5 1 1.5 2 2.5 Kek uatan Tarik (10 10 Pa) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Elongation at Break (%) C Kekuatan t serat rami 0 Elongatiom biokompo Impak Bio an impak hi oleh ukura t atau fille Hal ini bisa di
Kekuatan imp erat rami Ukuran filler Ko 150 µm 150 µm 229 nm 229 nm C D C D A tarik biokom m at break
sit serat ram okomposit k biokom an dan konse er dari ma ilihat dari Ta pak biokomp nsentrasi filler (%) Kek im rata (J 5 5 10 8 5 6 10 7 5 1 5% 10 A B B mposit i Serat mposit entrasi aterial abel 5 posit kuatan mpak a - rata J m-2) 5315 8024 6346 7719 5% 10% % 0% Gambar 11 Pada b filler 150 sebesar 5 impak seb biokompos µm denga didapatkan 8024 J m -ukuran fille sebesar 5 impak seb biokompos nm denga didapatkan 7719 J m -terjadi ker tipe kerusa patah men Perbanding biokompos 12. Berdasa yang dilak (2009) me komposit p kenaf dida nilainya h kekuatan polipropill pada kons 7000 J m-2 Peneliti penambaha cenderung impak bah menunjukk diserap ba 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Kekuatan Impak Charpy (J/m2) 1 Kekuatan biokompo biokomposit 0 µm den % didapatk besar 5315 J sit dengan u an konsentr n nilai energ -2. Pada bio er 229 nm d % didapatk esar 6346 sit dengan u an konsentr n nilai energ -2. Pada pen rusakan pad akan (failure njadi dua b gan kekuat sit dapat dili arkan penel kukan oleh ngenai peng poliester den apatkan keku hampir sam impak en dengan m sentrasi 10% .18
ian ini men an serat ra meningk han. Nilai kan jumlah e ahan akibat 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C D impak osit serat ram
dengan u ngan konse kan nilai e J m-2. Sedan ukuran filler asi sebesar gi impak se okomposit d dengan konse kan nilai e J m-2. Sedan ukuran filler rasi sebesar gi impak se ngujian impa da bahan d e) C, yaitu agian atau tan impak ihat pada Ga litian sebelu Agus Hari gujian impak ngan matriks uatan impak ma dengan biokom matriks serat %, yaitu be nunjukkan b ami pada katkan kek kekuatan i energi yang pembebanan A B mi ukuran entrasi energi ngkan r 150 10% ebesar dengan entrasi energi ngkan r 229 r 5% ebesar ak ini dengan bahan lebih. dari ambar umnya iyanto k pada s serat k yang nilai mposit t rami ernilai bahwa bahan kuatan impak dapat n atau 5% 10%
pemberian gaya secara tiba-tiba hingga bahan mengalami deformasi atau kerusakan. Peningkatan nilai kekuatan impak tersebut menunjukkan bahwa serat rami memiliki kemampuan yang baik dalam menyerap gaya yang diberikan dengan tiba-tiba. Semakin banyak jumlah filler serat rami, semakin banyak pula gaya yang dapat diserap. Hal ini disebabkan oleh pengaruh penyaluran gaya ke dalam filler. Semakin besar konsentrasi filler maka gaya yang diserap oleh masing-masing partikel filler akan semakin kecil sehingga ketahanan bahan terhadap gaya yang diberikan secara tiba-tiba juga akan semakin besar. Pada konsentrasi filler sebesar 10% menunjukkan bahwa biokomposit dengan ukuran filler 229 nm memiliki nilai impak yang lebih rendah dibandingkan dengan biokomposit dengan ukuran filler 150 µm. Hal tersebut dapat disebabkan oleh tidak meratanya distribusi filler pada bagian yang terkena gaya impak.
KESIMPULAN
Menurut hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa biokomposit serat rami dengan matriks polipropillen dapat disintesa dengan tahapan-tahapan mulai dari milling, pengayakan, blending, dan
hot press.
Ukuran dan konsentrasi filler atau serat rami berpengaruh terhadap kekuatan tarik biokomposit. Biokomposit dengan ukuran filler 150 µm memiliki nilai kekuatan tarik yang lebih tinggi dibandingkan dengan biokmposit dengan ukuran filler 229 nm. Kekuatan tarik pada biokomposit dengan konsentrasi filler 5 % lebih tinggi dibandingkan pada konsentrasi 10 %. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar ukuran filler maka kekuatan tariknya akan semakin tinggi dan semakin besar konsentrasi filler maka kekuatan tariknya akan semakin rendah.
Ukuran dan konsentrasi filler atau serat rami berpengaruh terhadap
kekuatan impak biokomposit. Biokomposit dengan ukuran filler 150 µm memiliki kekuatan impak yang lebih tinggi dibandingkan biokomposit dengan
filler ukuran 229 nm pada konsentrasi
10%. Biokomposit dengan ukuran filler 229 nm memiliki kekuatan impak yang lebih tinggi dibandingkan dengan biokompist dengan ukuran filler 150 µm pada konsentrasi 5 %. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi filler maka kekuatan
impaknya akan semakin tinggi. Ukuran
filler berpengaruh terhadap peningkatan
kekuatan impak biokomposit serat rami dalam rentang konsentrasi 5 % hingga 10 %.
SARAN
Saran untuk penelitian selanjutnya adalah :
1. Penggunaan variasi konsentrasi dan ukuran filler lebih banyak untuk mendapatkan konsentrasi dan ukuran optimum yang dapat menghasilkan biokomposit dengan kekuatan mekanik yang terbaik.
2. Pengujian sifat mekanik lain seperti uji bending (kelenturan) dan uji
hardness (keras) diperlukan sehingga
dapat ditentukan aplikasi yang sesuai dengan biokomposit tersebut.
3. Pencitraan struktur mikro dengan SEM atau TEM untuk menganalisis penyebab kegagalan bahan secara mendetail.
DAFTAR PUSTAKA
1. Tarmansyah, U. S. (2010).
Pemanfaatan Serat Rami untuk Pembuatan Selulosa. Jakarta:
Puslitbang Indhan Balitbang Dephan.
2. Dermawan, W. (1989). Pembuatan
Prototip Mesin Dekortikator Continue. Bandung: Institut
3. Ade, G.S., Candra B. A., Irna J., Robbi R, F., Taufik N. A., & Fauzana G. (2008). Makalah
Pengetahuan Bahan Uji Tarik dan Uji Impact. Bandung: Politeknik
Manufakturing Bandung.
4. Nikmatin, Siti. (2012). Bionanokomposit Filler
Nanopartikel Serat Kulit Rotan sebagai Material Pengganti Komposit Sintetis Fiber Glass pada Komponen Kendaraan Bermotor [Disertasi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor.
5. Fowler, P.A., Hughes, J. M., & Elias Robert M. (2006). Biocomposites: technology environmental credentials and market forces. Journal of the
Science of Food and Agriculture
86:1781–1789.
6. Ram, Ramzah. (2008). Karakteristik Termoplastik Polietilena dengan Serat Batang
Pisang Sebagai Komposit untuk Bahan Pelet Kayu [Tesis]. Medan. Universitas Sumatera Utara.
7. Heyne, K. (1987). Tumbuhan
Berguna Indonesia II. Jakarta:
Departemen Kehutanan.
8. Buxton ,A., Greenhalgh, P. (1989).
Ramie, Short Lived Curiosity or Fibre of The Future. London: Textile Outlook International.
9. Cowd, M.A. (1991). Kimia
Polimer. Bandung: Institut
Teknologi Bandung.
10. Almalaika, S., Scott, G. (1983). In
Degradation and Stabilisation of Polyolefin. London: Applied
Science Publisher.
11. Rusmiyatno, Fandhy. (2007). Pengaruh Fraksi Volume Serat terhadap Kekuatan Tarik dan
Kekuatan Bending Komposit Nylon/Epoxy Resin Serat Pendek Random [Skripsi]. Semarang: Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.
12. Ellyawan. 12 Agustus 2008. Web. 15 Juni 2011. “Panduan Untuk Komposit.”
<http://ellyawan.dosen.akprind.ac.id/ .html>.
13. Bramantiyo,A.(2008). Pengaruh Konsentrasi Serat Rami terhadap Sifat Mekanik Material Komposit Poliester-Serat Alam [Skripsi]. Depok: Fakultas Teknik Universitas Indonesia.
14. Callister, W.D. (2007). Material
Science and Enginering, An Introduction 7ed. USA: John
Willey and Sons Inc.
15. Ricardo, Ery. (2012). Pengaruh Komposisi Paduan Al ADC12 Hasil Daur Ulang Gram terhadap Sifat Mekanik [Skripsi]. Jakarta: Jurusan Teknik Mesin Universitas Gunadarma.
16. Sudirman, et al. (2004). Analisis Sifat Kekuatan Tarik , Derajat Kristanilitas, dan struktur Mikro Komposit Polimer Propilena – Pasir. J Sains Materi Indonesia 6:1-6.
17. Munasir. (2011). Studi Pengaruh Orientasi Serat Fiber Glass Searah dan Dua Arah Single Layer terhadap Kekuatan Tarik Bahan Komposit Polypropylene. J
Penelitian Fisika dan Aplikasinya
1:1-9.
18. Hariyanto, Agus. (2009). Pengaruh Fraksi Volume Komposit Serat Kenaf dan Serat Rayon Bermatrik Poliester Terhadap Kekuatan Tarik dan Impak. J Penelitian dan Sains
Lampiran 1 Data uji tarik biokomposit dengan filler 5% dan ukuran 150 µm
No Tebal (mm) Lebar (mm) Kekuatan Tarik (Pa) Elongation at Break (%)
Fmax (N) 1 2.84 6.01 2.311 x 1010 6.635 394.4 2 2.9 5.59 2.184 x 1010 5.853 354 3 2.82 6.17 2.2.43 x 1010 8.792 390.3 4 2.83 6.23 2.12 x 1010 9.982 373.8 5 2.9 5.58 2.307 x 1010 6.118 373.3 Rata-rata 2.858 5.916 2.233 x 1010 7.476 377.2 Minimum 2.82 5.58 2.12 x 1010 5.853 354 Maksimum 2.9 6.23 2.311 x 1010 9.982 394.4 std.dev 0.039 0.313 0.819 1.816 16.07
Lampiran 2 Data uji tarik biokomposit dengan filler 10% dan ukuran 150 µm
No Tebal (mm) Lebar (mm) Kekuatan Tarik (Pa) Elongation at Break (%)
Fmax (N) 1 3.84 6.11 1.704 x 1010 5.803 399.9 2 3.83 5.8 1.799 x 1010 6.334 399.6 3 3.81 5.47 1.844 x 1010 6.878 384.3 4 3.8 5.89 1.929 x 1010 5.892 431.8 5 3.83 5.82 1.579 x 1010 6.184 351.9 Rata –rata 3.822 5.818 1.771 x 1010 6.218 393.5 Minimum 3.8 4.47 1.579 x 1010 5.803 351.9 Maksimum 3.84 6.11 1.929 x 1010 6.878 431.8 std.dev 0.016 0.23 1.346 0.427 28.98
Lampiran 3 Data uji tarik biokomposit dengan filler 5% dan ukuran 229 nm
No Tebal (mm) Lebar (mm) Kekuatan Tarik (Pa) Elongation at Break (%) Fmax (N) 1 3.79 6 1.744 x 1010 3.08 396.6 2 3.82 5.75 1.713 x 1010 5.023 376.3 3 3.78 6.24 1.649 x 1010 6.087 389 4 3.8 5.78 1.711 x 1010 4.007 375.8 5 3.74 5.87 1.81 x 1010 7.279 397.4 Rata – rata 3.786 5.928 1.725 x 1010 5.095 387 Minimum 3.74 5.75 1.649 x 1010 3.08 375.8 Maksimum 3.82 6.24 1.81 x 1010 7.279 397.4 std.dev 0.03 0.2 0.585 1.659 10.54
Lampiran 4 Data uji tarik biokomposit dengan filler 10% dan ukuran 229 nm
No Tebal (mm) Lebar (mm) Kekuatan Tarik (Pa) Elongation at Break (%) Fmax (N)
1 3.52 5.92 1.632 x 1010 5.023 340 2 3.8 6.01 1.714 x 1010 4.83 391.4 3 3.51 5.78 1.966 x 1010 5.042 398.9 4 3.47 5.42 1.548 x 1010 3.398 291.1 5 3.41 5.61 1.706 x 1010 4.224 326.4 Rata –rata 3.542 5.748 1.713 x 1010 4.505 349.6 Minimum 3.41 5.42 1.548 x 1010 3.398 291.1 Maksimum 3.8 6.01 1.966 x 1010 5.052 398.9 std.dev 0.151 0.238 1.564 0.703 45.36
Lampiran 5 Data modulus elastisitas biokomposit serat rami
Sampel Konsentrasi filler (%)
Ukuran filler
Modulus Elastisitas (MPa) Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Sampel 4 Sampel 5 Rata-rata A 5 150 µm 25.6 25.5 8.9 22.6 22.7 21.06 B 10 150 µm 18.6 19.5 19 22.2 21 20.06 C 5 229 nm 19.9 17.8 23.1 22.4 21.8 21 D 10 229 nm 22.1 21.7 23.8 25.2 25.6 23.68
Lampiran 6 Grafik stress-strain dengan konsentrasi filler 5% dan ukuran 150 µm
0 5 10 15 20 25 0.07675 0.47278 1.03459 1.59947 2.02006 2.44372 2.86738 3.28797 3.70856 4.13222 4.55281 4.97647 5.40013 5.82072 6.24438 6.66497 Stress (MPa) Strain (%)
Lampiran 7 Grafik stress-strain biokomposit dengan filler 10% dan ukuran 150
µm
Lampiran 8 Grafik stress-strain biokomposit dengan filler 5% dan ukuran 229 nm
0 5 10 15 20 25 0.06754 0.34998 0.77057 1.04994 1.4736 1.75604 2.03541 2.32092 2.60029 2.88273 3.17438 3.45682 3.73926 4.03091 4.31335 4.59579 4.87823 5.1576 5.44004 5.72248 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0.08596 0.39296 0.84425 1.14818 1.62096 1.98015 2.28715 2.60643 2.91343 3.22043 3.52743 3.8375 4.15371 4.46071 4.77078 5.07471 Stress (MPa) Strain (%)
Lampiran 9 Grafik stress-strain biokomposit dengan filler 10% dan ukuran 229
nm
Lampiran 10 Data uji impak biokomposit dengan filler 5% dan ukuran 150 µm
No Lebar (mm) Tebal (mm) Energi Impak (J) Energi Terkoreksi
(J) Kekuatan Impak Charpy (J m-2) Kerusakan Tipe
1 11 3.82 0.216 0.207 4296 C 2 10.75 3.81 0.212 0.203 4956 C 3 10.31 3.83 0.233 0.224 5673 C 4 10.94 3.8 0.223 0.214 5148 C 5 10.93 3.78 0.268 0.259 6269 C 6 10.67 3.85 0.211 0.202 4917 C Rata – rata 5315 Standard Deviasi 0.548 Standard Deviasi (%) 10%
Lampiran 11 Data uji impak biokomposit dengan filler 10% dan ukuran 150 µm
No Lebar (mm) Tebal (mm) Energi Impak (J) Energi Terkoreksi
(J) Charpy (J mEnergi Impak -2) Kerusakan Tipe
1 9.93 3.51 0.286 0.277 7947 C 2 10.27 3.62 0.223 0.214 5756 C 3 10.16 3.62 0.413 0.404 10984 C 4 10.65 3.58 0.357 0.348 9127 C 5 10.73 3.58 0.278 0.269 7003 C 6 10.36 3.53 0.277 0.268 7328 C Rata- rata 8024 Standard Deviasi 1.825 Standard Deviasi (%) 23% 0 5 10 15 20 25 0.05526 0.28551 0.51576 0.88723 1.1052 1.4736 1.70692 1.92489 2.15514 2.37311 2.60029 2.83361 3.04851 3.27876 3.49673 3.72698 3.95723 4.1752 4.40545 4.62035 4.85367 5.08085 Stress (MPa) Strain (%)
Lampiran 12 Data uji impak biokomposit dengan filler 5% dan ukuran 229 nm
No Lebar (mm) Tebal (mm) Energi Impak (J) Energi Terkoreksi (J) Kekuatan Impak
Charpy (J m-2) Kerusakan Tipe
1 11.45 3.9 0.287 0.278 6226 C 2 10.72 4.03 0.235 0.226 5231 C 3 10.78 3.85 0.365 0.356 8578 C 4 10.5 3.86 0.222 0.213 5255 C 5 10.18 3.82 0.237 0.228 5863 C 6 10.22 3.83 0.28 0.271 6923 C Rata – rata 6346 Standard Deviasi 1.264 Standard Deviasi (%) 20%
Lampiran 13 Data uji impak biokomposit dengan filler 10% dan ukuran 229 µm
No Lebar (mm) Tebal (mm) Energi Impak (J) Energi Terkoreksi
(J) Kekuatan Impak Charpy (J m-2) Kerusakan Tipe
1 11.16 3.84 0.428 0.419 9777 C 2 10.79 3.81 0.256 0.247 6008 C 3 11.56 3.84 0.43 0.421 9484 C 4 11.43 3.83 0.315 0.306 6990 C 5 12.06 3.83 0.384 0.375 8119 C 6 11.03 3.82 0.259 0.25 5.933 C Rata – rata 7719 Standard Deviasi 1.683 Standard Deviasi (%) 22%
