PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK
SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL
DAN PASIR DALAM PEMBUATAN
GENTENG KOMPOSIT POLIMER
TESIS
Oleh
ERNA YUSNIYANTI
117026001/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK
SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL
DAN PASIR DALAM PEMBUATAN
GENTENG KOMPOSIT POLIMER
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister sains dalam Program studi Magister Ilmu Fisika Pada
Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera
Utara
Oleh
ERNA YUSNIYANTI
117026001/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER
Nama Mahasiswa : Erna Yusniyanti Nomor Induk Mahasiswa : 117026001
Program studi : Magister Ilmu Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Menyetujui Komisi Pembimbing
Ketua Program Studi, Dekan,
Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc
NIP. 195507061981021002 NIP. 196310261991031001 Dr. Sutarman, M.Sc
Prof. Drs. Mohammad Syukur, MS Anggota
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM
PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumber dengan benar
Medan, 06 Juli 2013
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai civitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Erna Yusniyanti
NIM : 117026001
Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non exlusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul:
PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas royalti Non-eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara Berhak Menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasi tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 06 Juli 2013
Telah diuji pada Tanggal : 06 Juli 2013
PANITIA PENGUJIAN TESIS
Ketua : Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
2.
Anggota : 1. Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S
3.
Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S
4.
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap Berikut Gelar : Erna Yusniyanti, S.Si
Tempat dan Tanggal Lahir : Punteuet, 13 Oktober 1984
Alamat Rumah : Dusun Chik Mahmud Desa Alue Awe Kota Lhokseumawe
Telepon/ Fax/ Hp : 085296966385
Instansi Tempat Bekerja : Politeknik Negeri Lhokseumawe
Alamat Kantor : Jl. Banda Aceh-Medan km 280,3 Buketrata Lhokseumawe
Telepon/ Fax/ Hp : 0645-42670, Fax 42785
DATA PENDIDIKAN
SD : SDN 1 Punteuet Lhokseumawe Tamat : 1996
SMP : SMPN 2 Lhokseumawe Tamat : 1999
SMA : SMAN 1 Lhokseumawe Tamat : 2002
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbilalamin, banyak nikmat yang Allah berikan, tetapi sedikit sekali yang kita ingat. Segala puji hanya layak untuk Allah Tuhan seru sekalian alam atas segala berkat, rahmat, taufik, serta hidayah-Nya yang tiada terkira besarnya, sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan judul ”Pemanfaatan Limbah LDPE dan serat pendek sabut kelapa dengan campuran aspal dan pasir dalam pembuatan genteng komposit polimer”. Dalam penyusunannya, banyak bantuan yang diperoleh dari berbagai pihak, oleh karena itu izinkan ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
a.
b.
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp A(K) atas kesempatan yang diberikan untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister.
c.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
d.
Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc. Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
e.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya diucapkan kepada Dr. Nasruddin MN, M. Eng. Sc selaku pembimbing utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan arahan, demikian juga kepada Prof. Drs. Mohammad Syukur, MS selaku Co Pembimbing yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing hingga selesainya penelitian ini.
f. Serta terimakasih yang tak terhingga kepada kedua orang tua dan segenap keluarga besar Ayahanda Usman dan Ibunda Maufirah) yang telah memberikan dukungan, kasih, dan kepercayaan yang begitu besar.
g.
Dari sanalah semua kesuksesan ini berawal, semoga semua ini bisa memberikan sedikit kebahagiaan dan menuntun pada langkah yang lebih baik lagi. Meskipun berharap isi dari tesis ini bebas dari kekurangan dan kesalahan, namun selalu ada yang kurang. Oleh karena itu,diharapkan kritik dan saran yang membangun agar tesis ini dapat lebih baik lagi. Akhir kata agar tesis ini bermanfaat bagi semua pembaca.
Terima kasih kepada teman-teman satu tim, teman seangkatan 2011 dan semua pihak yang telah banyak membantu, memberikan doa, motivasi dan semangat hingga selesainya tesis ini
Medan, 06 Juli 2013
PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM
PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pemanfaatan limbah LDPE (Low Density Poly Ethilen) dan serat pendek sabut kelapa dengan campuran aspal dan pasir dalam pembuatan genteng komposit polimer. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi serat pendek sabut kelapa dan pengurangan pasir terhadap karakteristik genteng. Sampel dibuat dengan komposisi LDPE, aspal yang digunakan tetap, yaitu 30%, 5% dari massa total sampel, sedangkan persentase komposisi pasir dan serat pendek sabut kelapa divariasikan dengan perbandingan; (65:0), (64:1), (63: 2), (62:3), (61:4) dan (60:5). Karakterisasi yang dilakukan meliputi pengujian kerapatan, daya serap air, uji tarik, uji lentur, uji impak, uji waktu nyala dan jarak bakar dan uji DTA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik genteng sangat dipengaruhi oleh komposisi serat. Karakteristik maksimum diperoleh pada komposisi (30:5:60:5) dengan nilai kerapatan 1239 kg/m3 mendekati nilai genteng komersil yaitu 1500 kg/m3, daya serap air 0,1% lebih kecil dari daya serap air genteng komersil sebesar 0,6%, kekuatan tarik 1,99 MPa, kekuatan lentur 8,96 MPa mendekati nilai kuat lentur genteng komersil sebesar 10 MPa, kekuatan impak 24 kJ/m2, waktu penyalaan spesimen adalah 622,33 detik dan jarak bakar spesimen 0.09 m. Nilai puncak endoterm dan eksoterm masing-masing yaitu 120 0C dan 480 0C. Penambahan serat pendek sabut kelapa dapat menurunkan sifat fisisnya namun dapat meningkatkan sifat mekanik dan termalnya.
THE UTILIZATION OF WASTE LDPE AND SHORT FIBERS WITH A MIXTURE OF COCONUT FIBER AND SAND BITUMEN IN THE
MANUFACTURE OF POLYMER COMPOSITE TILE
ABSTRACT
The research on the utilization of waste LDPE (Low Density Poly Ethilen) and short fibers with a mixture of coconut fiber and sand bitumen in the manufacture of polymer composite tile has been done. This study aimed to determine the effect of variations in the composition of short coir fiber and reduction of sand on the characteristics of tile. Samples made with the composition of LDPE, used asphalt remains, namely 30%, 5% of the total mass of the sample, while the percentage composition of sand and coconut coir fiber varied short by comparison; (65:0), (64:1), (63: 2), (62:3), (61:4) and (60:5). Characterization testing was conducted on the density, water absorption, tensile test, bending test, impact test, flame test of time and distance test fuel and DTA. The results showed that the characteristics of the tile is strongly influenced by the composition of the fibers. Maximum characteristics obtained on the composition (30:5:60:5) with density 1239 kg/m3 value approaching commercial tile value is 1500 kg/m3, water absorption is less than 0.1% water absorption of 0.6% commercial tile, 1.99 MPa tensile strength, flexural strength of 8.96 MPa flexural strength values approaching commercial tile at 10 MPa, impact strength 24 kJ/m2, time is 622,33 seconds specimen ignition and fuel specimen 0,09 m distance. Endothermic and exothermic peak values respectively of 120 0C and 480 0C. The addition of short coir fiber can lower his physical properties, but can improve the mechanical and thermal properties.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
2.2 Klasifikasi Material Komposit ... 8
2.2.1 Komposit Serat ... 8
2.2.2 Komposit Lapis ... 9
2.2.3 Komposit Serpihan ... 10
2.2.4 Komposit Partikel ... 10
2.3 Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Kekuatan Komposit ... 11
2.3.1 Orientasi Serat ... 11
2.3.2 Faktor Matrik ... 12
2.3.3 Faktor Ikatan Fiber-Matrik ... 12
2.4 Polimer ... 13
2.5 Aspal ... 15
2.5.3 Kandungan Aspal ... 17
2.6 Polietilena Densitas Rendah atau LDPE ... 17
2.7 Agregat Pasir ... 18
2.8 Serat Kelapa ... 18
2.9 Genteng ... 20
2.9.1 Genteng Polimer ... 21
2.9.2 Genteng Polimer Pasir Ukraina ... 22
2.9.3 Genteng Aspal ... 23
2.10 Sifat- Sifat Material Komposit Polimer ... 23
2.10.1 Sifat-sifat Fisis ... 23
2.10.2 Sifat Mekanik ... 25
2.10.3 Sifat Termal ... 29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 32
3.1 Tempat Penelitian ... 32
4.1Sifat Fisis Genteng Komposit Polimer ... 40
4.1.1Kerapatan ... 40
4.1.2Daya Serap Air ... 42
4.2Sifat Mekanik Genteng Komposit Polimer ... 44
4.2.1 Kuat Tarik ... 44
4.2.2 Kuat Lentur ... 46
4.3 Sifat Termal Genteng Komposit Polimer... 50
4.3.1 Waktu Penyalaan Dan Jarak Bakar ... 50
4.3.2 DTA ... 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 55
5.1 Kesimpulan ... 55
5.2 Saran ... 56
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
Judul Halaman
2.1 2.2
Komposisi Kimia Serat Kelapa
Karakteristik Genteng Polimer Pasir Ukraina
19 22
3.1 Komposisi Bahan 32
4.1 Nilai rata-rata Kerapatan 38
4.2 Nilai rata-rata Daya Serap Air 40
4.3 Nilai rata-rata Kuat Tarik 42
4.4 Nilai rata-rata Kuat Lentur 44
4.5 Nilai rata-rata Kuat Impak 46
4.6 Nilai rata-rata Waktu Nyala Dan Jarak Bakar 48
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar Judul Halaman
2.1
Lokasi Deposit Aspal Buton Bagian-bagian Buah Kelapa Pohon Kelapa Dan Serat Kelapa Uji Tarik ASTM D 638M
Bentuk Dan Ukuran Sampel Pada Pengujian Kuat Lentur
(a) Alat Uji Impak
(b) Simulasi Alat Uji Impak Skema Kerja Alat Uji Nyala
Alat Elektronik System Universal Testing Machine Kurva DTA
Pencampuran antara LDPE, katalis Xylena dan aspal Alat Thermal Analisis
Pencampuran antara pasir dan serat Diagram Alir Penelitian
Grafik Hubungan Antara Kerapatan Dan Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa
Grafik Hubungan Antara Daya Serap Air Dan Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa
Grafik Hubungan Antara Kuat Tarik Dan Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa
Grafik Hubungan Antara Kuat Lentur Dan Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa
16
Grafik Hubungan Antara Kuat Impak Dan Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran Judul Halaman
A Rekapitulasi Data Karakteristik Genteng Komposit Polimer
60
B Data Hasil Pengujian Dan Perhitungan 61
C Spesifikasi Genteng Polimer Komersil 73
D Dokumentasi Penelitian 74
