BAB 1
PENDAHULUAN
Pada bab 1 ini menjelaskan mengenai latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan kerangka penelitian mengenai “Studi Perbandingan Sifat Mekanik Material Kayu Dengan Komposit Poliester/Serbuk Kayu Bangkirai (Shorea Laevifolia Endert) Dan Kayu Kapur (Dryobalanops Aromatica Gaertn)”.
1.1 Latar Belakang
Pulau Kalimantan memiliki banyak jenis tanaman salah satunya adalah pohon kayu kapur (Dryobalanops aromatica gaertn) atau juga sering disebut dengan kayu kamper dan kayu bangkirai (Shorea Laevifolia Endert), Janis kayu ini merupakan kayu yang banyak diminati karena keunggulan dari sifat mekanik kayu. Kayu kapur sangat dikenal dalam dunia perdagangan. Saat ini, kayu kapur merupakan kayu komersil yang paling banyak digunakan di Indonesia. Selain itu, kayu kapur juga dikenal karena cukup tahan banting serta tahan terhadap rayap. Sebagai tambahan, Samarinda adalah daerah yang terkenal sebagai penghasil kayu kapur dengan serbuk lebih halus dibandingkan daerah lainnya di Kalimantan. Ukuran pohonnya secara umum dapat mencapai 20 hingga 30meter dengan diameter 0,6 hingga 1,2 meter, memiliki aroma yang khas seperti aroma kamper, sehingga kayu ini disebut juga kayu kamper (Martawijaya, 2005). Selain itu, kayu bangkirai merupakan salah satu kayu yang banyak digunakan masyarakat. Selain itu, kayu bangkirai merupakan jenis kayu dengan kategori kelas awet I-II dan Kelas kuat I-II dengan berat jenis 0,6-1,13 kg/m3 dan diameter pohon bias mencapai 10 meter (Boesono, 2008). Kayu bangkirai biasanya digunakan untuk konstruksi jembatan, perkapalan, perumahan (kerajinan) dan bahan bakar (Martawijaya, 2005). Namun, limbah dari serutan kayu bangkirai yang melimpah untuk saat ini belum dimanfaatkan secara optimal (Nurhadiansyah, 2018). Dilihat dari pertumbuhan kedua jenis kayu diatas akan memerlukan waktu puluhan hingga ratusan untuk mendapatakan diameter
pohon yang bagus dan besar. Kayu ini juga memiliki sifat Semua kayu memiliki sifat anisotropik, Sifat anisotropik kayu adalah sifat kayu yang mempunyai perilaku dan tanggapan beban (memiliki sifat-sifat) yang berbeda jika diuji menurut arah yang berbeda. Anisotropik kayu dibedakan menjadi tiga yaitu arah Longitudinal/axial (sejajar dengan sumbu pohon), radial (sejajar dengan arah jari- jari), dan tangensial (tegak lurus jari-jari). Pada ketiga arah dan bidang ini kayu memiliki perilaku fsik, mekanika, pengembangan dan penyusutan yang berbeda.
Sehingga harus menyebutkan arah atau bidang mana yang ditinjau. Sifat Anisotropik ini disebabkan oleh struktur dan orientasi selulosa dalam dinding sel, bentuk memanjang sel-sel kayu dan pengaturan sel terhadap sumbu vertikal dan horizontal pada batang pohon (Martawijaya, 2005).
Saat ini banyak orang berlomba untuk mengembangkan bahan alternatif dibidang manufaktur salah satunya adalah bahan komposit. Komposit merupakan suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material.
Penggabungan di dalam komposi ini adalah penggabungan antara bahan matriks atau pengikat dan reinforcement atau bahan penguat. Sehingga dari dua bahan atau lebih yang digabungkan dalam satu bahan komposit ini akan menghasilkan sifat- sifat dari bahan baru yang lebih baik dari bahan lain (Jepri, 2016), pada komposit jenis partikel dengan menggunkan metode compression molding ini memiliki keunggulan yaitu memiliki sifat isotropik, dimana yaitu suatu material dikatakan isotropik ketika sifat-sifatnya sama ke semua arah atau tidak tergantung pada orientasi sumbu referensi arah gaya atau beben yang diberikan. Jenis komposit saat ini banyak dikembangkan menggunakan bahan yang berasal dari alam, salah satunya dengan menggunakan limbah dari serbuk gergaji kayu. Bahan utama kayu banyak digunakan untuk berbagai macam keperluan seperti konstruksi rumah, keperluan rumah tangga, meubel, panel-panel, accecories, dan lain-lainya. Hal ini membuat permintaan produk kayu semakin meningkat dengan diimbangi limbah kayu yang meningkat. Peningkatan produk ini dapat diimbangi dengan persediaan yang cukup, sementara itu limbah dari kayu yang berupa serpihan kayu dan serbuk atau partikel kayu hampir tidak dimanfaatkan dengan baik. Pada umumnya limbah kayu hanya dijadikan sebagai bahan bakar yang rendah nilai ekonominya atau bahkan terkadang dibuang (Ramdhani, 2016).
Hal ini yang menjadi dasar dilakukannya penelitian komposit dengan serbuk alam kayu kapur dan kayu bangkirai. Material penyusun komposit dalam penelitian ini menggunakan poliester, resin dan serbuk kayu berbentuk serbuk dengan ukuran 30 mesh. Pada umumnya serbuk alam bersifat hidrophilik yang dimana polimer bersifat hidrophobik. Hal ini dapat mempengaruhi ikatan antara matriks dan serbuk alam. Dengan perlakuan alkalisasi menggunakan NaOH dengan konsentrasi 5%
dapat mengurangi sifat hidrophilik serbuk alam sehingga memiliki kompatibilitas dengan bahan-bahan hidrophobik polimer. Perlakuan alkalisasi berfungsi untuk melarutkan zat pada serbuk alam seperti lignin, sehingga dapat meningkatkan ikatan antara matriks dan serbuk alam (Syafri, 2015). Resin poliester digunakan karena dapat berikatan dengan serbuk alam tanpa menimbulkan reaksi dan gas (Arief, 2016). Perendaman alkali dapat meningkatkan kekuatan tarik komposit serbuk, karena menurut Maryanti, dkk. (2011) komposit yang diperkuat dengan serat tanpa alkalisasi, maka ikatan antara serat dan resin menjadi tidak sempurna karena terhalang lapisan yang menyerupai lilin (lignin) di permukaan serat.
Menurut Goud dan Rao (2011) juga membuktikan bahwa skin berbahan dasar serat yang diperlakukan dengan perendaman NaOH mempunyai nilai kekuatan tarik lebih besar dibanding tanpa perlakuan alkali. Alkali yang ditetapkan dalam penelitian ini adalah NaOH kristal dengan kadar 5% terhadap pelarut aquades. Pada komposit, serbuk merupakan komponen utama selain matriks, sehingga komposisi antara serbuk dan matriks merupakan faktor penting dalam menentukan kekuatan sifat mekanik komposit yang akan dihasilkan. Perbandingan tersebut dapat ditunjukkan dalam bentuk fraksi volume serat (Vf). Hariyanto (2009) dalam penelitiannya dengan serat kenaf membuktikan, semakin besar fraksi volume maka semakin besar juga kekuatan tariknya, tetapi hasilnya yang lain yaitu dengan serat rayon membuktikan ada kalanya juga kekuatan tarik turun walaupun fraksi volume meningkat, hal ini dikarenakan apabila fraksi matriks yang terlalu kecil mengakibatkan ikatan matriks dengan serat berkurang juga. Selain perlakuan alkali dan fraksi volume, faktor panjang serat juga mempengaruhi kekuatan tarik komposit. Hussain, dkk. (2011) dan Lokantara, dkk. (2010), penelitian mereka menyatakan bahwa semakin pendek panjang serat maka kekuatan tariknya akan meningkat. Lokantara, dkk. (2010) mengatakan bahwa serat semakin pendek
mempunyai kekuatan tarik lebih besar karena serat pendek dapat terdistribusi dengan baik dan merata pada waktu proses pembuatan komposit, sehingga lebih baik dalam membagi beban. Oleh karena itu, untuk mendapatkan nilai kuat tarik yang optimum perlu dilakukan penelitian untuk mendapatkan sifat mekanik yang optimum dan mengetahui interasi antar faktor tersebut.
Oleh karena itu pada penelitian ini adalah untuk mencari material pengganti kayu dengan mengetahui sifat mekanik pada material kayu dan komposit serbuk alam kayu kapur dan kayu bangkirai dengan matriks poliester menggunakan metode compression molding dengan melakukan pengujian tarik, bending dan kekerasan.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan, maka rumusan masalah yang diperoleh adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana mendapatkan nilai sifat mekanik kekuatan tarik, bending, dan kekerasan pada raw material kayu bangkirai dan kayu kapur?
2. Bagaimana mendapatkan nilai sifat mekanik kekuatan tarik, bending, dan kekerasan pada komposit serbuk kayu bangkirai dan kayu kapur?
3. Bagaimana menganalisis perbandingan sifat mekanik kayu kapur, kayu bangkirai, komposit kayu kapur dan komposit kayu bangkirai?
1.3 Tujuan Penelitian
Berdasarkan perumusan masalah yang telah diuraikan, maka tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mendapatkan nilai sifat mekanik kekuatan tarik, bending, dan kekerasan pada raw material kayu bangkirai dan kayu kapur;
2. Mendapatkan nilai sifat mekanik kekuatan tarik, bending, dan kekerasan pada komposit serbuk kayu bangkirai dan kayu kapur; dan
3. Menganalisis perbandingan sifat mekanik kayu kapur, kayu bangkirai, komposit kayu kapur dan komposit kayu bangkirai.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan yang dapat diberikan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Dapat memberikan informasi pengaruh sifat mekanik dan topografi komposit berpenguat serbuk alam kayu kapur dan bangkirai dengan matriks poliester;
2. Mendapatkan pengembangan dalam penerapan kayu kapur dan bangkirai untuk masyarakat umum maupun peneliti; dan
3. Dapat dijadikan sebagai sumber refrensi untuk penelitian lanjutan.
1.5 Batasan Masalah Penelitian
Batasan masalah yang ditetapkan pada penelitian Tugas Akhir ini sebagai berikut:
1. Kayu kapur, kayu bangkirai yang digunakan sekitar berumur >25 tahun dan yang dapat diketahui dari lingkar tahun pada batang kayunya;
2. Serbuk yang digunakan (random) berukuran 30 mesh dan berupa limbah serutan kayu;
3. Fraksi volume komposit dianggap sama 60% resin dan 40 % serat; dan 4. Kadar air serbuk diabaikan.
1.6 Kerangka Penelitian
Kerangka pemikiran dalam penelitian tugas akhir dapat dilihat pada Gambar 1.1 sehingga dapat digunakan sebagai gambaran secara jelas mengenai penelitian tugas akhir yang dikerjakan.
Studi Particulalate Composites Pada Kayu Kapur (Dryobalanops Aromatica Gaertn) dan Kayu Bangkirai (Shorea Laevifolia Endert) Terhadap Sifat Mekanik Dengan
Matriks Poliester Metode
Material
Perlakuan
Kayu kapur (Nurhadiansyah, 2018).
Kayu Sengon
Terbatas di kalimantan (Sriyono, 2016)
Compression molding Mudah dilakukan &
biaya produksi tinggi (Sriyono, 2016)
Hand lay up Mudah dilakukan &
biaya produksi rendah (Ningrum, 2018)
Konsentrasi NaOH 5%
(Savetlana, 2013)
Konsentrasi NaOH 0%, 2,5%, 5% dan 7,5%
(Hadinoto, 2007) Kayu
Bangkirai
Variabel
Kayu
Komposit serbuk kayu (Martawijaya, 2005).
Gambar 1.1 Kerangka Penelitian
