1
BAB I
PENDAHULUAN
Pada bab I pendahuluan ini dijelaskan mengenai latar belakang, perkembangan komposit, alasan pemilihan serat ampas tebu, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah penelitian, manfaat penelitian, dan kerangka penelitian yang akan menjadi dasar pemikiran penulisan dan penelitian mengenai
“Analisis Pengaruh Delignifikasi NaOH 5% Dengan Variasi Waktu Perendaman Terhadap Karakterisasi Sifat Mekanik Material Komposit Ampas Tebu-Epoxy Dengan Teknik Hand Lay Up”.
1.1. Latar Belakang`
Pada zaman yang semakin berkembang ini, industri manufaktur mengalami perkembangan yang sangat pesat. Kebutuhan akan material dibidang tersebut juga semakin meningkat. Bahan dengan karakteristik-karakteristik tertentu seperti kekuatan, keuletan, dan sifat mekanik lainnya sesuai kebutuhan sangat dicari.
Berbagai macam jenis bahan telah banyak dikembangkan dan juga diteliti demi mendapatkan material bahan baru, tepat guna dan ramah lingkungan. Salah satu bahan yang sekarang ini banyak diteliti dan dikembangkan yaitu material bahan komposit.
Pada dasarnya komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit). Bahan komposit mulai banyak digunakan karena memiliki beberapa keunggulan, diantaranya berat lebih ringan, kekuatan lebih tinggi, tahan korosi, mudah dibentuk dan lebih murah dibanding material bahan lainnya misal material bahan logam.
Bahan komposit berbasis polimer merupakan bahan komposit yang paling sering digunakan. Bahan ini menggunakan polimer berbahan resin sebagai matrik dan serat sebagai penguat. Beberapa contoh polimer seperti resin
2
phenolfomaldehyde, polyester, epoksi, dan lainnya. Sedangkan serat yang dapat digunakan sebagai penguat yaitu serat sintetik dan serat alam. Serat sintetik misalnya fiber glass dan serat karbon, sedangkan serat alam misalnya serat eceng gondok, serat rami, serat nanas, serat ampas tebu, dan serat alam lainnya.
Namun pada penelitian ini menggunakan jenis komposit serat alam karena memiliki kelebihan tersendiri dibandingkan dengan bahan teknik alternatif lain diantaranya: kuat, ringan, tahan korosi, densitas yang rendah, tidak abrasif, biodegradability, ketersediaan bahan baku yang melimpah dan low cost (Kalagi, 2016). Serat yang digunakan dalam penelitian ini merupakan serat ampas batang tebu (baggase) dan matrik yang digunakan merupakan epoxy.
Serat ampas tebu merupakan salah satu material natural fibre alternatif dalam pembuatan komposit, secara umum serat ampas tebu digunakan untuk bahan pakan ternak, jika secara ilmiah pemanfaatan serat ampas tebu bisa lebih dikembangkan. Ampas tebu memiliki serat yang kuat dengan jaringan Parenchyma yang lembut dan ampas tebu ini dipilih karena ketersediaannya di alam yang berlimpah serta merupakan jenis kayu yang memiliki kekuatan dan keawetan yang baik. Hal ini menjadi nilai tambah bagi ampas tebu untuk menjadi aplikasi yang bernilai lebih tinggi. Dalam pembuatan komposit untuk penelitian ini menggunakan metode hand lay up , metode ini dilakukan dengan cara menuangkan resin dengan tangan ke dalam serat kemudian diberikan tekanan dengan tangan menggunakan kuas atau rol. Fungsinya yaitu untuk menghasilkan ketebalan yang diinginkan.
Pada peneliti sebelumnya Sujito (2014), telah menggunakan serat ampas tebu sebagai material penyusun komposit, yang dimana didapatkan nilai kekuatan tarik maksimum pada fraksi volume serat 40% sebesar 28.27 MPa dan hasil pengujian impact didapat kekuatan impact maksimum pada fraksi volume serat 40% sebesar 972,8 kJ/m2. Peneliti Nugroho (2005), melakukan pengamatan terhadap kandungan ampas tebu yang dimana memiliki kandungan zat lignin, pentosan dan selulosa. Kandungan zat tersebut dapat mempengaruhi sifat mekanik dari material komposit. Sehingga untuk menghilangkan zat lignin dan pentosan maka dilakukan proses perlakuan alkali salah satunya yaitu proses delignifikasi (KOH, LiOH, NaOH) terhadap serat ampas tebu untuk meningkatkan sifat-sifat dari serat, mengurangi lignin dan memisahkan kontaminan yang terkandung di dalam
3 serat. Lama waktu perendaman larutan alkali juga berpengaruh terhadap kekuatan komposit yang dihasilkan. Peneliti Jamasri (2015) melakukan penelitian pengaruh perlakuan alkali NaOH 2%, 5% dan 10% terhadap material komposit, yang dimana komposit yang memiliki kekuatan tarik tertinggi adalah komposit yang diperkuat serat dengan perlakuan alkali NaOH 5% selama 2 jam. Besarnya kekuatan tarik pada fraksi volume serat 27% adalah 20.94 MPa. Kekuatan ini meningkat secara optimal pada fraksi volume serat 47,36%. Pengujian dengan lama waktu perendaman larutan alkali juga diperkuat oleh peneliti Wahono (2008), dengan memberikan perlakuan NaOH selama 2,4,6 dan 8 jam, komposit dengan perlakuan NaOH pada serat selama 2 jam yang paling baik. Semakin lama serat direndam dengan NaOH dapat menghilangkan lapisan lignin dan pengotor lainnya, dapat mengakibatkan ikatan interface antara serat dan resin semakin kuat akan tetapi dapat mengakibatkan serat semakin rapuh karena semakin banyak lignin dan pengotor lainnya yang hilang pada serat, sehingga kemampuan untuk menahan beban menurun.
Sehingga fokusan pada penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh delignifikasi NaOH 5% terhadap material komposit dengan perbandingan fraksi volume 60% matrik epoxy dan 40% serat ampas tebu. Variabel pada penelitian ini adalah tanpa perlakuan terhadap serat ampas tebu, perlakuan delignifikasi dengan NaOH 5% selama 1 jam terhadap serat ampas tebu, perlakuan delignifikasi dengan NaOH 5% selama 2 jam terhadap serat ampas tebu dan perlakuan delignifikasi dengan NaOH 5% selama 3 jam terhadap serat ampas tebu yang dimana masing- masing dengan dengan panjang serat 10 cm. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik (ASTM D-638), pengujian ketahanan impak (ASTM D-6110) serta analisa terhadap interface antara matriks polimer dengan serat alam dari bentuk patahan yang digunakan dengan menggunakan SEM (scanning electron microscope). Tujuan kedepan dalam penelitian ini yaitu untuk mengetahui maksimum kekuatan tarik dan kekuatan impak bahan komposit epoxy untuk nantinya diketahui layak atau tidaknya bahan ini diterapkan di dunia industri.
4
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan, maka rumusan masalah yang diperoleh adalah:
1. Bagaimana pengaruh delignifikasi terhadap sifat impak dan tarik komposit berpenguat serat ampas tebu dan matrik epoxy ?
2. Bagaimana pengaruh delignifikasi terhadap interface mikrostruktur dari komposit berpenguat serat ampas tebu dan matrik epoxy dari bentuk patahan ?
1.3. Tujuan Penelitian
Berdasarkan perumusan masalah yang telah diuraikan, maka tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah:
1. Menganalisis pengaruh delignifikasi terhadap sifat impak dan tarik komposit berpenguat serat ampas tebu dan matrik epoxy.
2. Menganalisis pengaruh delignifikasi terhadap interface mikrostruktur dari komposit berpenguat serat ampas tebu dan matrik epoxy dari bentuk patahan .
1.4. Batasan Masalah Penelitian
Batasan masalah yang ditetapkan pada penelitian Tugas Akhir ini adalah:
1. Peneliti hanya menganalisis sifat mekanik untuk mengetahui ketangguhan dan kekuatan komposit dengan pengujian impak dan pengujian tarik.
2. Peneliti menganalisis interface mikrostruktur antara matrik epoxy dengan serat ampas tebu dari bentuk patahan yang dilakukan dengan menggunakan pengujian Scanning Electron Microscope (SEM).
3. Bentuk patahan uji impak dan uji tarik dianggap sama karena diberikan perlakuan yang sama.
4. Pengujian Scanning Electron Microscope (SEM) dilakukan setelah pengujian tarik.
5. Komposit dibuat melalui metode hand lay up.
6. Pengaruh lingkungan diabaikan.
7. Orientasi arah serat didalam komposit dianggap tersusun seragam.
8. Tebu yang digunakan jenis tebu kuning dengan panjang serat 10 cm.
5
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dapat diberikan pada penelitian Tugas Akhir ini adalah:
1. Mendapatkan inovasi baru pada pengembangan teknologi material komposit berpenguat serat ampas tebu yang untuk nantinya diketahui layak atau tidaknya bahan ini diterapkan di dunia industri.
2. Dapat menjelaskan pengaruh delignifikasi terhadap sifat mekanik serta interface mikrostruktur dari spesimen material komposit.
3. Dapat dijadikan sebagai sumber referensi untuk penelitian lanjutan dalam pembuatan material komposit berpenguat serat alam ampas tebu.
1.6. Kerangka Penelitian
Pada penelitian Tugas Akhir ini diberikan kerangka pemikiran penelitian Tugas Akhir sehingga dapat memberikan gambaran bagi pembaca mengenai penelitian Tugas Akhir yang dikerjakan.
Gambar 1.1 Kerangka Penelitian
Studi Komposit Serat Ampas Tebu - Epoxy Uji SEM
Uji Tarik Pengujian
Variabel
Uji Impak Larutan NaOH 5%
40% Serat Ampas Tebu dan
60% epoxy
Sintesis Delignifikasi
Sintesis Variasi Waktu Perendaman
ASTM D-638
Bahan Standar Uji
ASTM D-6110
