PROPOSAL PENELITIAN

POTENSI SERAT BUAH PINANG SEBAGAI PENGISI

PENGUAT KOMPOSIT POLIESTER DENGAN

MENGGUNAKAN KATALIS METIL ETIL KETON PEROKSIDA

(MEKP)

DISUSUN OLEH :

EKA ROY JAYANTO (080405017)

HENDRY SIMANJUNTAK (080405044)

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2011

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan ini, manusia tentulah memerlukan berbagai macam

perlengkapan yang disebut sebagai material. Dalam perkembangannya, material terus

mengalami kemajuan. Seperti diketahui, pada awal kehidupan, manusia hanya

menggunakan perlengkapan yang terbuat dari tanah (keramik), lalu sudah mulai

bergerak kepada logam dan yang terakhir adalah penggunaan polimer. Pada

dasarnya, kebaikan dari tiap-tiap material-lah yang menyebabkan adanya

perkembangan dalam kemajuan material. Misal saat ini dibutuhkan material yang

murah, ringan, kuat, anti korosi dan mudah untuk didapatkan. Karena itu, saat ini

berkembang lagi material yang biasa disebut sebagai material komposit, yaitu

material yang merupakan gabungan dari beberapa jenis material, yang ternyata

setelah digabungkan dua jenis material yang berbeda mempunyai karakteristik yang

beda dengan sifat dasarnya (Wicakson, 2006).

Istilah komposit diartikan sebagai penggabungan dua material atau lebih

secara makroskopis. Makroskopis sendiri menunjukkan bahwa material pembentuk

dalam komposit masih terlihat seperti aslinya, suatu hal yang berbeda dengan

penggabungan dalam alloy (paduan), yang material pembentuknya sudah tidak

terlihat lagi. 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 dibandingkan dengan material konvensional lainnya. Selain

kuat, kaku dan ringan komposit juga memiliki ketahanan terhadap korosi yang tinggi

serta memiliki ketahanan yang tinggi pula terhadap beban dinamis (Wicakson, 2006).

Sifat komposit dipelajari dan dianalisa berdasarkan sifat masing-masing

komponen. Pada komposit dikenal dua istilah, matriks (sebagai media) dan

pengisi/komponen penguat (yang ada dan menyatu dengan matriks). Karena hal

tersebut, karakteristik dari komposit sangat tergantung dari jenis campuran dan sifat-

sifat yang dimunculkan. Kedua bahan setelah digabungkan ternyata menunjukkan

hasil yang sangat signifikan, berbeda dengan sifat awalnya. Yang menjadi perhatian

pada komposit adalah media yang memperkuat harus mempunyai modulus yang

relatif lebih tinggi daripada bahan dasar (Gunawan, 2008).

Material dasar pembentuk komposit merupakan material-material

konvensional seperti logam, polimer dan keramik. Polimer adalah bahan/material

yang terbuat dari bahan baku organik. Bahan organik telah dipakai sejak lama

sebagai bahan teknik. Misalnya kulit, gasket, serat, minyak pelumas, dan resin.

Polimer lebih mengarah kepada bahan organik yang disintesis yang telah mengalami

perkembangan. Umumnya polimer mengandung molekul yang besar lebih kuat dan

tahan terhadap tegangan termal dan mekanik dibandingkan dengan polimer yang

tersusun dari molekul yang lebih kecil. Pada umumnya polimer memiliki kekuatan

tarik yang sangat rendah jika dibandingkan material-material lain. Tidak dapat

mengantarkan arus listrik dan juga tidak tahan terhadap pemanasan, karena itu tidak

ada proses heat treatment kepada polimer. Polimer ada juga yang bersifat

kaku/fleksibel. Meskipun polimer merupakan isolator, komposisinya dapat

disesuaikan sehingga terdapat konduktivitas tertentu. Polimer tahan terhadap

serangan korosi dan juga tidak bereaksi terhadap bahan kimia dan lingkungan sekitar

(Judawisastra, 2008).

Secara umum resin adalah bahan yang akan diperkuat dengan serat. Resin

bersifat cair dengan viskositas yang rendah, yang akan mengeras setelah terjadinya

proses polimerisasi. Resin berfungsi sebagi pengikat (bounding) antara serat yang

satu dengan yang lainnya sehingga menghasilkan ikatan yang kuat terbentuk material

komposit yang padu, yaitu material yang memiliki kekuatan pengikat (bound

strength) yang tinggi (Budinski K.G, 2003).

Dalam kebanyakan hal, resin poliester tak jenuh ini disebut poliester saja.

Karena berupa resin cair dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu

kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan

seperti banyak resin thermosetting yang lainnya, maka tak perlu diberi tekanan untuk

pencetakan. Berdasarkan karateristik ini, bahan ini dikembangkan secara luas sebagai

plastik penguat serat (FPR) dengan menggunakan serat gelas. Sifat dari poliester

sendiri adalah kaku dan rapuh. Mengenai sifat termalnya, karena banyak

mengandung monomer stirena, maka suhu deformasi termal lebih rendah dari pada

resin termoset lainnya dan ketahanan panas jangka panjangnya kira-kira 110-140°C.

Ketahanan dingin adalah baik secara relatif. Sifat listriknya lebih baik diantara resin

termoset, tetapi diperlukan penghilangan lembaban yang cukup pada saat

pencampuran dengan gelas (Jufri, 2007).

Adapun kelebihan poliester dibandingkan resin lain adalah:

Kuat tidak mudah sobek

Tahan terhadap suhu yang tinggi

Tidak larut terhadap asam organik

Serat poliester mempunyai kekuatan yang tinggi

Penyerapan air yang rendah

Pengerutan yang minimal bila dibandingkan dengan serat industri yang lain

(Cowd, 1991).

Penelitian yang mengarah pada pengembangan bahan komposit telah banyak

dilakukan, terutama yang berkaitan dengan komposit penguatan serat alam yang

berbahan matrik polimer. Pada dekade terakhir, komposit serat alam dengan

termoplastik dan termoset telah digunakan oleh produsen mobil Eropa untuk  door

panel, seat back, headliner, package tray, dashboard, dan trunk liner. Perkembangan

teknologi dengan menggunakan komposit serat alam banyak difokuskan pada

komposit yang didasarkan polipropilena (Wulandari, 2009).

Dari penelitian yang telah dilakukan oleh Jamasri dkk. (2005), penggunaan

serat kelapa sawit sebagai pengisi komposit bermatriks poliester, memiliki kekuatan

tarik yang sangat baik. Begitu juga dengan penelitian Mujiyono dan Didik

Nurhadiyanto (2009), memanfaatkan serat daun nanas sebagai penguat material

komposit bermatriks poliester, juga memiliki kekuatan tarik yang baik, dimana daun

nanas tersusun atas unsur organik dan mineral yaitu; pectin dan hemisellulose

(merupakan komponen yang larut dalam air), lignin dan sellulosa (komponen yang

tidak larut dalam air).

Serat alami adalah serat yang dihasilkan dari bahan-bahan alam. Serat alami

banyak digunakan sebagai material pengisi dan memperkuat komposit. Serat alami

yang sering dimanfaatkan pengisi komposit, diantaranya enceng gondok, daun nanas,

jerami dan masih banyak serat alami yang lain yang biasa dimanfaatkan. Serat alami

juga mempunyai keuntungan, yaitu jumlahnya berlimpah, memiliki specific cost

yang rendah, dapat diperbarui, densitas rendah, bebas CO2, non-abrasive dan dapat

daur ulang, serta tidak mencemari lingkungan. Serat alami mengandung selulosa

yang banyak ditemukan pada tanaman. Salah satu sumber selulosa yang belum

digunakan sebagai bahan pengisi dan penguat komposit adalah serat buah pinang

(Jenie, 2004).

Di antara semua serat alam, serat buah pinang tampaknya merupakan bahan

yang menjanjikan karena murah, dan ketersediaan melimpah karena tidak begitu

dimanfaatkan secara maksimal oleh masyarakat. Serat dari buah pinang adalah

bagian keras berserat meliputi endosperma. Ini merupakan 30% - 45% dari total

volume, serat buah pinang adalah serat kulit yang terdiri dari selulosa. Sifat dari serat

alami terutama bergantung pada sifat tanaman, wilayah di mana tumbuh, umur

tanaman, dan metode ekstraksi serat (Jenie, 2004).

Serat buah pinang merupakan salah satu material alternatif serat alam dalam

pembuatan komposit secara ilmiah pemanfaatannya masih dikembangkan. Serat

pinang sekarang banyak digunakan dalam industri-industri mebel dan kerajinan

rumah tangga serta bahan obat tradisional karena selain mudah didapat, murah, dapat

mengurangi polusi lingkungan (biodegradability) sehingga komposit ini mampu

mengatasi permasalahan lingkungan, serta tidak membahayakan kesehatan.

Pengembangan serat pinang sebagai material komposit ini sangat dimaklumi

mengingat dari segi ketersediaan bahan baku serat alam Indonesia yang memiliki

bahan baku yang cukup melimpah (Jenie, 2004). Adapun kandungan serat buah

pinang yaitu :

kadar selulosa 70,2%,

air 10,92%

abu 6,02%.

(Ruslinda, 2008).

Papan partikel adalah salah satu jenis produk komposit/ panel kayu yang

terbuat dari partikel- partikel kayu atau bahan- bahan berlignoselulosa lainnya, yang

diikat dengan perekat sintetis atau bahan pengikat lain kemudian dikempa panas.

dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa kelebihan

yaitu :

Papan partikel bebas mata kayu, pecah dan retak

Ukuran dan kerapatan papan partikel dapat disesuaikan dengan kebutuhan

Tebal dan kerapatannya seragam serta mudah dikerjakan

Mempunyai sifat isotropis

Sifat dan kualitasnya dapat diatur

(Maloney, 1993)

Karakterisasi dari papan partikel komposit dilakukan untuk mengetahui dan

menganalisis campuran polimer dengan serat. Untuk mengetahui karakteristik dari

papan partikel maka dilakukan uji yang meliputi : kerapatan, kadar air,

pengembangan tebal, penyerapan air, modulus patah, modulus elastisitas, kuat

pegang sekrup

(Sutigno, 2002)

Katalis merupakan cairan kimia yang berfungsi untuk mempercepat jalannya

reaksi pada proses polimerisasi tanpa ikut bereaksi dengan bahan tersebut. Tanpa

adanya katalis proses pengerasan resin dapat berlangsung sangat lama pada

temperatur ruangan. Katalis berfungsi untuk memulai proses awal perubahan bentuk

resin dari cair menjadi padat ( polymerization ) pada temperatur kamar (270C).

Umumnya pemberian katalis ini adalah sekitar 0.5 – 4% dari fraksi volume resin.

Misalnya pemberian katalis 2% maka resin akan mengalami proses perubahan dari

cair ke bentuk agar ( gel ) sekitar 15 menit pada suhu 270C. Katalis ini tidak

berfungsi bila bercampur dengan air (Bramantyo, 2008).

Reaksi crosslink pada poliester tak jenuh diharapkan bisa terjadi saat resin

telah dimasukkan dalam cetakan atau telah berinteraksi dengan serat dalam material

komposit. Pada aplikasinya curing (crosslink) dapat terjadi pada temperatur tinggi

(1000C) seperti pada proses moulding atau pada temperatur ruang pada proses hand

lay-up. Agar curing dapat terjadi maka poliester tak jenuh harus ditambahkan katalis.

Untuk proses pada temperatur tinggi biasanya sering digunakan katalis Benzoil

Peroksida (<50%) yang terlarut pada larutan cair seperti dimetil phthalathe. Waktu

yang dibutuhkan pada proses curing dengan pressure moulding kurang dari lima

menit. Sedang untuk proses pada temperatur ruang katalis yang sering digunakan

adalah Metil Etil Keton Peroksida (MEKP). Peroksida sebagai katalis digunakan

pada proses curing temperatur ruang biasanya ditambahkan dengan senyawa kobalt

seperti naphthenate, octoate atau larutan organik sabun (organic solvent-soluble

soap) lainnya sebagai akselerator. MEKP adalah campuran dari berbagai senyawa

yang biasanya tersedia di dalam bentuk 60% peroksida cair yang dicampurkan ke

dalam dimetil phthalathe (Bramantyo, 2008).

1.2 Perumusan Masalah

Perumusan masalah yang dikaji dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh serat buah pinang sebagai pengisi terhadap sifat fisik

dan sifat mekanik komposit poliester yang dihasilkan.

2. Bagaimana pengaruh ukuran serat buah pinang (50, dan 100 mesh) terhadap

sifat komposit yang dihasilkan seperti kerapatan, kadar air, pengembangan

tebal, penyerapan air, modulus patah, dan kuat pegang sekrup.

3. Bagaimana pengaruh perbandingan serat buah pinang dengan poliester (1:1

dan 1:2) terhadap sifat komposit yang dihasilkan seperti kerapatan, kadar air,

pengembangan tebal, penyerapan air, modulus patah, dan kuat pegang sekrup.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah:

1. Untuk mengetahui pengaruh serat buah pinang sebagai pengisi terhadap sifat

fisik dan sifat mekanik komposit poliester yang dihasilkan.

2. Untuk mengetahui pengaruh ukuran serat buah pinang terhadap sifat

komposit yang dihasilkan seperti kerapatan, kadar air, pengembangan tebal,

penyerapan air, modulus patah, dan kuat pegang sekrup.

3. Untuk mengetahui pengaruh serat buah pinang yang dibentuk papan partikel

terhadap sifat komposit yang dihasilkan yaitu kerapatan, kadar air,

pengembangan tebal, penyerapan air, modulus patah, dan kuat pegang sekrup.

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut.

1. Sebagai dasar atau acuan dalam pemanfaatan serat buah pinang sebagai

pengisi dalam produk komposit poliester.

2. Sebagai informasi karakteristik produk komposit poliester berpengisi serat

buah pinang yang dibentuk menjadi papan partikel.

3. Sebagai bahan perbandingan sifat komposit poliester berpengisi serat buah

pinang dengan komposit poliester berpengisi serat lain yang telah diteliti

sebelumnya.

1.5 Ruang Lingkup Penelitian

Adapun ruang lingkup dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1.5.1 Lokasi penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian, Fakultas Teknik,

Universitas Sumatera Utara.

1.5.2 Bahan baku yang digunakan

1. Serat pinang yang digunakan adalah kulit terluar yang berupa hasil

pembuangan, sebagai bahan pengisi penguat.

2. Poliester sebagai matriks.

3. MEKP (metil etil keton peroksida) sebagai katalis.

1.5.3 Parameter yang digunakan

1. Ukuran partikel serat buah pinang 50 mesh dan 100 mesh.

2. Perbandingan poliester dengan serat buah pinang yang dibentuk papan

partikel dengan perbandingan 1:1 dan 1:2.

1.5.4 Parameter Pengamatan

1. Pengujian kerapatan.

2. Pengujian kadar air.

3. Pengujian pengembangan tebal.

4. Pengujian penyerapan air.

5. Pengujian modulus patah.

6. Pengujian kuat pegang sekrup.

Kondisi percobaan pada suhu 40- 50 0C dengan menggunakan katalis metil

etil keton peroksida (MEKP), karena pada temperatur tersebut reaksi meningkat

dengan cepat, selain itu katalis dapat mencegah kerusakan ikatan akibat aktivitas

reaksi (Ishak, 1998).

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit

2.1.1 Pengertian Komposit

Didalam dunia industri kata komposit berarti terdiri dari dua atau lebih bahan

yang berbeda yang digabung atau dicampur menjadi satu. Menurut Kaw (1997)

komposit adalah sruktur material yang terdiri dari 2 kombinasi bahan atau lebih, yang

dibentuk pada skala makroskopik dan menyatu secara fisika. Penggabungan secara

makroskopis inilah yang membedakan komposit dengan paduan atau alloy yang

penggabungan unsur-unsurnya secara mikroskopis. Pada bahan komposit, sifat-sifat

unsur pembentuknya masih terlihat jelas yang pada paduan sudah tidak lagi tampak

secara nyata. Sedangkan menurut Diharjo dan Triyono (1999) mengemukakan bahwa

kata komposit (composite ) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan.

Composite berasal dari kata kerja “to compose“ yang berarti menyusun atau

menggabung. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan dari dua

atau lebih bahan yang berlainan (Diharjo dan Triyono, 1999).

Sedangkan menurut Gibson (1994), material komposit di definisikan sebagai

kombinasi antara dua material atau lebih yang berbeda bentuknya, komposisi

kimianya, dan tidak saling melarutkan dimana material yang satu berperan sebagai

penguat dan yang lainnya sebagai pengikat. Komposit disusun dari dua komponen

yaitu matriks atau resin, dan penguat atau filler. Filler ini dapat berupa partikel atau

serat, serat dapat berasal dari alam maupun sintetis. Yang dari alam disebut

biokomposit contohnya adalah serat rami, serat kenaf, sekam padi, dan sebagainya.

Dan yang sintetis misalnya adalah serat E-glass (Gibson 1994).

2.1.2 Pengelompokan Komposit

2.1.2.1 Berdasarkan Bahan Matriks

Berdasarkan bahan matriksnya, komposit dapat dibagi menjadi tiga, yaitu :

1) Komposit matriks polimer atau dikenal dengan istilah Polymer Matrix

Composites (PMC). Untuk pembuatan komposit ini, jenis polimer yang

banyak digunakan antara lain adalah :

a) Polimer thermoplastik seperti poliester, nilon 66, polieter sulfon,

polipropilene, dan polieter eterketon. Komposit ini dapat didaur ulang.

b) Polimer termoset (untuk aplikasi temperatur tinggi) seperti epoksida,

bismaleimida (BMI), poli-imida (PI). Komposit ini tidak dapat didaur

ulang.

2) Komposit matriks logam atau yang dikenal dengan istilah

Metal Matrix Composite (MMC). Komposit dengan matriks logam biasanya

terdiri dari aluminium, titanium, dan magnesium. Secara umum komposit

matriks logam mempunyai sifat seperti :

a) Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik .

b) Kekuatan/kekakuan spesifik yang tinggi.

c) Diharapkan tahan terhadap temperatur yang tinggi.

3) Komposit matriks keramik atau yang dikenal dengan istilah

Ceramic Matrix Composite (CMC).

Adapun keuntungan yang diperoleh dari komposit matriks keramik seperti :

a) Tahan pada temperatur tinggi (creep).

b) Kekuatan tinggi, ketahanan korosi, dan tahan aus.

Sedangkan kelemahan komposit matriks keramik yaitu :

a) Susah diproduksi dalam jumlah besar.

b) Biaya mahal.

c) Hanya untuk kasus-kasus tertentu.

(Taurista, 2004).

2.1.2.2 Berdasarkan Bahan Penguat yang Digunakan

Berdasarkan bahan penguat yang digunakan, komposit dibagi menjadi 3,

yaitu:

1) Fibrous Composite ( komposit serat )

Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu

lapisan yang menggunakan penguat beruap serat / fiber. Fiber yang

digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (poly

aramide), dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan

orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti

anyaman. Sedangkan pembagian komposit berdasarkan penempatan seratnya

yaitu :

a) Continous Fiber Composite 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.

b) Woven Fiber Composite, 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.

c) Discontinous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat

pendek.

d) 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.

2) Laminated Composite (komposit laminat)

Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang

digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.

3) Partikulate Composite ( komposit partikel )

Merupakan komposit yang menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya

dan terdistribusi secara merata dalam matriksnya.

(Taurista, 2004).

2.1.3 Kelebihan Komposit

Dewasa ini bahan komposit telah menjadi material yang sangat penting yang

telah digunakan untuk memproduksi produk seperti ban yang berpengisi serat, tangki

air, pipa, kabel, komponen pesawat, kapal, dan lain-lain. Ini disebabkan oleh bahan

komposit yang mempunyai banyak kelebihan dan keistimewaan dari segi sifat

mekanis, fisik, termal, dan kimianya, yaitu:

1) Sifat kekuatan, kekakuan dan keliatannya yang cukup baik .

2) Kestabilan dimensi dan ketahanan termal yang tinggi.

3) Peningkatan modulus spesifik (modulus / massa jenis ) dan kekuatan spesifik

(kekuatan / massa jenis) menyebabkan berat jenis komposit semakin

berkurang.

4) Peningkatan ketahanan terhadap bahan kimia.

5) Biaya produksi dapat dikurangi karena bahan dasar yang digunakan

berkurang

Kelebihan pada point (3) diatas sangat penting dalam memproduksi berbagai

komponen otomotif dimana pengurangan massa dapat mengurangi penggunaan

energi dan meningkatkan efisiensi produk yang menggunakan bahan komposit.

Namun perlu diketahui bahwa semua sifat diatas tidak dapat diperoleh secara

bersamaan. Misalnya, peningkatan sifat kekakuan dan kekuatan umumnya

mengurangi sifat keliatan bahan komposit tersebut. Jadi pencapaian kekuatan

optimum komposit yang dihasilkan disesuaikan dengan penggunaan komposit

tersebut (Gunawan, 2008)

2.1.4 Fase Matriks Bagi Komposit

Matriks dalam komposit berfungsi sebagai bahan mengikat serat menjadi

sebuah unit struktur, melindungi dari kerusakan eksternal, meneruskan atau

memindahkan beban eksternal pada bidang geser antara serat dan matriks, sehingga

matriks dan serat saling berhubungan (Schwartz, 1992).

Pembuatan komposit serat membutuhkan ikatan permukaan yang kuat antara

serat dan matriks. Selain itu matrik juga harus mempunyai kecocokan secara kimia

agar reaksi yang tidak diinginkan tidak terjadi pada permukaan kontak antara

keduanya. Untuk memilih matriks harus diperhatikan sifat-sifatnya, antara lain tahan

terhadap panas, tahan cuaca yang buruk, dan tahan terhadap goncangan yang

biasanya menjadi pertimbangan dalam pemilihan material matriks. Bahan polimer

yang banyak digunakan sebagai material matriks dalam komposit ada dua macam

yaitu thermoplastik dan thermoset (Schwartz, 1992).

Komposit serat harus mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang

tinggi, karena serat dan matrik berinteraksi dan pada akhirnya terjadi pendistribusian

tegangan. Kemampuan ini harus dimiliki oleh matriks dan serat. Hal yang

mempengaruhi ikatan antara serat dan matriks adalah void, yaitu adanya celah pada

serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat menyebabkan matriks 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 matriks. Hal ini disebabkan karena kekuatan atau ikatan

interfacial antara matriks dan serat yang kurang besar (Schwartz, 1992).

Menurut Gibson R.F (1994), matriks dalam struktur komposit bisa berasal

dari bahan polimer, logam dan keramik. Secara umum matriks mempunyai fungsi

sebagai berikut :

a) Mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur.

b) Melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan.

c) Mentransfer dan mendistribusikan beban ke serat.

d) Menyumbangkan beberapa sifat seperti kekakuan, kekuatan, dan tahanan

listrik.

Di bawah ini syarat-syarat yang harus dipenuhi sebagai bahan matriks untuk

pencetakan bahan komposit (Surdia, 1985) :

a) Resin yang dipakai perlu memiliki viskositas yang rendah, sesuai dengan

bahan penguat dan permeable.

b) Dapat diukur pada temperatur kamar dalam waktu yang optimal.

c) Mempunyai penyusutan yang kecil pada pengawetan.

d) Memilki kelengketan yang baik dengan bahan penguat.

e) Mempunyai sifat yang baik dari bahan yang diawetkan.

2.1.5 Fase Pengisi bagi Komposit

Fase pengisi merupakan bahan dalam bentuk partikel, serat, atau kepingan yang

ditambahkan untuk meningkatkan sifat mekanik dan fisik bahan komposit seperti

kekuatan, kekakuan, dan keliatan. Beberapa bahan pengisi/penguat yang sering

digunakan adalah serat kaca, serat karbon, serat Kevlar, serat kayu, serat tandan

kelapa sawit, dan lain- lian.

Richardson T, (1987) mengemukakan bahwa sifat yang dapat diperoleh hasil

penggunaan fase pengisi adalah sebagai berikut:

1. Peningkatan maksimum dalam sifat fisik.

2. Penyerapan kelembapan yang rendah.

3. Sifat pembasahan yang baik.

4. Biaya yang rendah dan mudah diperoleh.

5. Ketahanan terhadap api yang baik.

6. Ketahanan terhadap bahan kimia yang baik.

7. Sifat keterlarutan dalam air dan pelarut yang rendah.

8. Ketahanan terhadap panas yang baik.

9. Dapat diperoleh dalam berbagai bentuk.

2.1.6 Fase Antar-Muka bagi Komposit

Lazimnya untuk semua bahan komposit akan terdapat dua fase berlainan

yang dipisahkan oleh suatu kawasan yang dinamakan antar muka. Daya sentuhan

dan daya kohesif pada bagian antar muka amat penting karena antar muka pengisi

matriks ialah bagian yang memindahkan beban dari fase matriks kepada fase

penguat atau fase tersebar. Efektivitas pemindahan beban ini bergantung pada daya

ikat antarmuka. Beberapa teori menjelaskan pengikatan antarmuka umumnya

melibatkan ikatan kimia atau mekanik. Adapun lima mekanisme yang terjadi pada

antarmuka baik secara sendiri ataupun gabungan adalah sebagai berikut:

a. Penyerapan dan pembasahan

b. Difusi

c. Daya tarik elektrostatik oleh perbedaan muatan listik kedua fasa

d. Pengikatan secara kimia oleh penyerasi

e. Pengikatan secara mekanik

(Richardson T, 1987)

2.2 Resin Poliester Tak Jenuh

Poliester tak jenuh merupakan resin sintetik yang tersusun dari rantai lurus,

yang dihasilkan dari reaksi glikol dengan asam difungsional seperti asam maleat,

asam adipat, dll. Penggunaan umum dari poliester tak jenuh ini adalah untuk

impregnasi fiberglass yang selanjutnya dicetak menjadi bentuk yang diinginkan

dengan proses ikatan silang menjadi produk plastik yang bersifat lebih ringan dari

pada aluminium, atau dapat lebih kuat dari baja (Cowd, 1991).

Gambar 2.1. Sintesa poliester tak jenuh dari etilen glikol dan asam maleat

Sifat-sifat plastik Poliester secara umum adalah :

a) Tembus pandang, bersih dan jernih.

b) Tahan terhadap suhu tinggi.

c) Permeabilitasnya terhadap uap air dan gas rendah.

d) Tahan terhadap pelarut organik seperti asam-asam organik dari buah-buahan,

sehingga dapat digunakan untuk mengemas minuman sari buah.

e) Tidak tahan terhadap asam kuat, fenol dan benzil alkohol.

f) Kuat dan tidak mudah sobek

(Cowd, 1991)

Pada polimerisasi, poliester akan mengalami beberapa fase yang berbeda

sebelum mengalami perubahan menjadi keras, tebal dan padat. Resin dengan

kekentalan cairan yang rendah atau sedang akan dapat larut dalam monomer. Untuk

mencegah perubahan resin dari bentuk cair kebentuk agar-agar yang terlalu cepat,

maka perlu dicampurkan suatu inhibitor yaitu bahan yang digunakan untuk

memperlambat aktivitas kimia serta dapat memperpanjang waktu penyimpanan resin

atau mengurangi kecepatan pembebasan panas yang timbul selama polimerisasi.

Sedangkan bahan yang bertindak sebaliknya disebut katalisator (Cowd, 1991).

2.3 Katalis

Syahrul (1998), melaporkan beberapa jenis katalis yang sangat erat kaitannya

dengan jenis bahan yang digunakan, sehingga pengolahan resin dapat dilakukan

dengan metode yang tepat, diantaranya :

a) Katalis pada temperatur kamar, diantaranya : metil etil keton peroksida

(MEKP), benzoil peroksida dan siklohexa (1) peroksida.

b) Katalis temperatur menengah diantaranya : metil etil keton peroksida dan

lauroyl peroksida.

c) Katalis temperatur tinggi, diantaranya : tertiari butil perbenzoat (TBP),

2,5,dimetil heksane, dan dikumil peroksida.

Unsaturated Polyester Resin yang digunakan pada penelitian ini adalah seri

YUKALAC 157 BQTN-EX Series. Penggunaan resin jenis ini dapat dilakukan dengan

proses hand layup sampai dengan proses yang kompleks yaitu dengan proses

mekanik. Resin ini banyak digunakan dalam aplikasi komposit pada dunia industri

dengan pertimbangan harga relatif murah, curing yang cepat, warna jernih,

kestabilan dimensional dan mudah penanganannya (Billmeyer, 1984).

Katalis ini digunakan untuk membantu proses pengeringan resin dan serat

dalam komposit. Waktu yang dibutuhkan resin untuk berubah menjadi plastik

tergantung pada jumlah katalis yang dicampurkan. Dalam penelitian ini

menggunakan katalis metil etil keton peroksida (MEKP) yang berbentuk cair dan

berwarna bening. Semakin banyak katalis yang ditambahkan maka makin cepat pula

proses curingnya, tetapi apabila pemberian katalis berlebihan maka akan

menghasilkan material yang getas ataupun resin bisa terbakar. Penambahan katalis

yang baik 1% dari volume resin. Bila terjadi reaksi akan timbul panas antara 600-

900C. Panas ini cukup untuk mereaksikan resin sehingga diperoleh kekuatan dan

bentuk plastik yang maksimal sesuai dengan bentuk cetakan yang diinginkan

(Anonim, 2001).

2.4 Serat Alami

Seperti yang telah diketahui bahwa performa suatu bahan komposit

ditentukan tidak hanya melalui sifat kimia secara konstituen tetapi juga melalui

karakteristik geometriknya seperti panjang serat, diameter, bentuk dan orientasinya.

Sebagai contoh serat yang diorientasikan dalam satu arah dan searah dengan beban

sangat proporsional untuk kinerja suatu serat tersebut dengan orientasi volume dalam

arahnya. Kekuatan komposit sebenarnya ada pada seratnya. Daya rekat suatu serat

justru meningkat bila diameter mengecil, misalnya kekuatan tariknya, juga

modulusnya (Mulyadi, 2004).

Tiap serat mempunyai kemampuan tersendiri sehingga dalam pembuatan

komposit sangat penting untuk memperhatikan spesifikasi dari serat tersebut untuk

menyesuaikan dengan perlakuan yang diberikan. Umumnya bahan serat mempunyai

kekuatan yang lebih tinggi dari pada bahan matriksnya. Penggunaan serat pada

komposit bertujuan untuk dapat memperbaiki sifat dan struktur matriks yang tidak

dimilikinya, juga diharapkan mampu menjadi bahan penguat matriks pada komposit

untuk menahan gaya yang terjadi. Serat sudah terkenal sejak dahulu karena struktur

yang kuat terutama kekuatan tariknya. Serat berdasarkan bahan pembentuknya ada

dua, yang pertama adalah serat alami (natural fibers) , yaitu serat yang berasal dari

hewan, tumbuhan, dan mineral. Serat alami banyak dimanfaatkan untuk bahan baku

pembuatan tekstil dan kertas. Kedua adalah serat sintesis (synthetic fibers) yaitu serat

buatan seperti nilon, rayon, acetates polyester, dan sebagainya (Mulyadi, 2004).

Terdapat beberapa perbedaan antara serat alam dan serat sintesis. Perbedaan

antara serat alam dan sintesis yaitu :

a) Kehomogenan

Serat sintesis memiliki sifat yang lebih homogen dibandingkan dengan serat

alam, karena serat sintesis ini memang sengaja dibuat dengan spesifikasi yang

telah ditentukan sebelumnya, sedangkan serat alam memang serat yang sudah

tersedia di alam. Maka yang didapat adalah yang sesuai dengan yang tersedia

di alam.

b) Kekuatan

Pada umumnya serat sintesis memiliki kekuatan tarik yang lebih tinggi jika

dibandingkan dengan serat alam, karena serat sintesis ini memang telah

direncanakan akan memilki kekuatan tertentu setelah dilakukan proses

produksi, sedangkan serat alam kekuatannya hanya tergantung dari yang

tersedia di alam sehingga kita yang harus menyesuaikan untuk

menggunakannya pada keperluan tertentu.

c) Kemampuan untuk diproses

Serat sintesis memiliki kemampuan untuk diproses yang lebih tinggi

dibandingkan serat alam.

d) Pengaruh terhadap lingkungan

Serat alam lebih bersifat ramah lingkungan dibandingkan serat sintesis,

karena serat alam ini berasal dari alam sehingga dapat dengan mudah terurai

di alam. Serat sintesis biasanya lebih banyak digunakan orang karena serat

sintesis ini memang telah memiliki ukuran kekuatan tertentu dan lebih

homogen sehingga lebih mudah untuk diaplikasikan untuk suatu material.

e) Harga

Jika tidak mempertimbangkan kesulitan dalam mengambil serat alam, maka

serat sintesis memilki harga yang lebih mahal, Karena serat sintesis ini harus

melewati proses produksi yang memerlukan biaya, berbeda dengan serat alam

yang memang sudah tersedia di alam.

(Zulfia, 2006)

Disini peneliti menggunakan serat dari serat buah pinang. Serat buah pinang

biasanya dibuang sebagai limbah. Komposit dari sumber daya alam yang dapat

diperbaharui menawarkan suatu potensi yang signifikan untuk suatu volume yang

tinggi dan rendah biaya. Serat buah pinang merupakan salah satu material natural

fibre alternatif dalam pembuatan komposit secara ilmiah pemanfaatannya masih

dikembangkan, karena belum ditemukan material komposit yang menggunakan serat

pinang. Serat buah pinang sekarang banyak digunakan dalam industri-industri mebel

dan kerajinan rumah tangga serta bahan obat tradisional karena selain mudah

didapat, murah, dapat mengurangi polusi lingkungan (biodegradability) sehingga

komposit ini mampu mengatasi permasalahan lingkungan, serta tidak

membahayakan kesehatan. Pengembangan serat buah pinang sebagai material

komposit ini sangat dimaklumi mengingat dari segi ketersediaan bahan baku serat

alam Indonesia yang memiliki bahan baku yang cukup melimpah (Jenie, 2004).

Dibawah ini merupakan komposisi kimia serat buah pinang.

Tabel 2.1 Komposisi kimiawi serat buah pinang (Ruslinda, 2008)

Komposisi Kadar %

Selulosa 70,2

Abu 6,02

Air 10,92

2.5 Papan Partikel (Particle Board)

Papan partikel adalah lembaran bahan yang mengandung ligno-selulosa

seperti keping, serpih, untai yang disatukan dengan menggunakan bahan pengikat

organik dan dengan memberikan perlakuan panas, tekanan, kadar air, katalis dan

sebagainya (FAO, 1997). Ada tiga ciri utama papan yang menentukan sifat-sifat

papan yaitu : (i) spesies dan bentuk partikel, (ii) kerapatan dan (iii) kandungan resin

dan penyebarannya. Kerapatan lembaran papan partikel merupakan faktor penting

yang banyak digunakan sebagai pedoman dalam memperoleh gambaran tentang

kekuatan papan yang diinginkan. Faktor utama yang mempengaruhi kerapatan adalah

berat jenis bahan baku dan pemadatan hamparan pada mesin pengempaan. Kerapatan

papan harus lebih tinggi daripada kerapatan bahan baku untuk mengahsilkan

kekuatan papan yang lebih baik (Sutigno, 2002). Semakin tinggi kerapatan

menyeluruh papan dari suatu bahan baku tertentu, semakin tinggi kekuatannya ,

namun sifat-sifat papan lain seperti kestabilan dimensi mungkin terpengaruh jelek

oleh naiknya kerapatan (Sutigno, 2002).

Penggunaan papan partikel sangat luas. Pada sejumlah pemakaian, papan

partikel digunakan sebagai pilihan lain terhadap kayu lapis. Umumnya papan partikel

dapat bersaing secara lebih efektif atas dasar kekuatannya daripada atas

ketegarannya. Papan partikel yang umum diproduksi adalah yang berkerapatan

sedang, sebab memberikan hasil yang optimum ditinjau dari segi mekanis,

pemakaian perekat dan aspek ekonomi lainnya (Sutigno, 2002).

2.5.1 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Mutu Papan Partikel

Faktor-faktor yang mempengaruhi mutu papan partikel adalah sebagai

berikut:

1. Berat jenis kayu

Perbandingan antara kerapatan atau berat jenis papan partikel dengan berat

jenis kayu harus lebih dari satu, yaitu sekitar 1,3 agar mutu papannya baik.

Pada keadaan tersebut proses pengempaan berjalan optimal sehingga kontak

antar partikel baik.

2. Zat ekstraktif kayu

Kayu yang berminyak akan menghasilkan papan partikel yang kurang baik

dibandingkan dengan papan dari kayu yang tidak berminyak. Zat ekstraktif

semacam itu akan mengganggu proses perekatan.

3. Jenis Kayu

Jenis kayu (misalnya meranti kuning) yang kalau dibuat papan partikel emisi

formaldehidanya lebih tinggi dari jenis lainnya (misalnya meranti merah). Hal

ini masih diperdebatkan apakah karena pengaruh warna atau zat ekstraktif

atau pengaruh keduanya.

4. Campuran jenis kayu

Keteguhan lentur papan partikel dari campuran jenis kayu ada di antara

keteguhan lentur papan partikel dari jenis tunggalnya, karena itu papan

partikel struktural dibuat dari satu jenis kayu daripada dari campuran jenis

kayu.

5. Ukuran partikel

Papan partikel yang dibuat dari tatal akan lebih baik daripada yang dibuat dari

serbuk karena ukuran tatal lebih besar daripada serbuk. Karena itu, papan

partikel structural dibuat dari partikel yang relatif panjang dan relatif lebar.

(Sutigno, 2002).

2.5.2 Standar Mutu Papan Partikel

Standar acuan yang digunakan dalam pembuatan papan serat buah pinang

adalah Japanesse Industrial Standard (JIS) A 5908-2003. Standar ini mencakup

defenisi, istilah, klasifikasi, syarat mutu, cara pengukuran dimensi, cara pengambilan

contoh, cara pengujian, cara lulus uji, syarat penandaan dan cara pengemasan

(Sutigno, 2002). Tabel berikut menunjukkan nilai standar FAO, JIS dan SNI.

Tabel 2.2 Standar Mutu FAO, JIS 5908-2003 dan SNI untuk Papan Partikel

(Sutigno, 2002).

2.5.3 Karakteristik Papan Partikel Komposit

2.5.3.1 Pengujian Sifat Fisik

Untuk mengetahui sifat-sifat fisik papan partikel komposit dilakukan

pengujian kerapatan (ρ), kadar air (KA), pengembangan tebal (PT) dan daya serap air

(DSA) seperti berikut :

a) Pengujian Kerapatan

Kerapatan papan partikel ditetapkan dengan cara yang sama pada

semua standar, tetapi persyaratannya tidak selalu sama. Menurut Standar

Indonesia Tahun 1983 persyaratannya 0,50-0,70 g/cm3, sedangkan menurut

Standar Indonesia Tahun 1996 persyaratannya 0,50-0,90 g/cm3. Ada standar

papan partikel yang mengelompokkan menurut kerapatannya, yaitu rendah,

sedang, dan tinggi (Dyatro, 2010).

b) Pengujian Kadar Air

Kadar air papan partikel tergantung pada kondisi udara

disekelilingnya, karena papan partikel ini terdiri atas bahan-bahan yang

mengandung lignoselulosa sehingga bersifat higroskopis. Kadar air papan

partikel akan semakin rendah dengan semakin banyaknya perekat yang

digunakan, karena kontak antara partikel akan semakin rapat sehingga air

akan sulit untuk masuk diantara partikel kayu (Dyatro, 2010). Sutigno (2002)

menyatakan bahwa kadar air papan partikel ditetapkan dengan cara yang

sama pada semua standar, yaitu metode oven (metode pengurangan berat).

c) Pengembangan Tebal

Iswanto (2005) menjelaskan sifat pengembangan tebal papan partikel

merupakan salah satu sifat fisis yang akan menentukan suatu papan komposit

yang digunakan untuk keperluan interior dan eksterior. Apabila

pengembangan tebal suatu papan komposit tinggi berarti stabilitas dimensi

produk tersebut rendah, sehingga produk tersebut tidak dapat digunakan

untuk keperluan eksterior dan sifat mekanisnya akan menurun dalam jangka

waktu yang tidak lama.

d) Daya Serap Air

Pada standar JIS A 5908 (2003) daya serap air tidak dipersyaratkan.

Penggunaan bahan aditif  pada daya serap air mengakibatkan terjadinya

penurunan daya serap air. Hal ini sesuai dengan Han (1990) bahwa dengan

adanya kehadiran DCP maka akan membentuk reaksi dengan gugus OH.

Adanya dua reaksi ini menyebabkan ikatan yang kuat antara partikel kelapa

sawit dengan plastik PE sehingga air atau uap air tidak mudah masuk

kedalam papan partikel.

Pada umumnya semakin tinggi sifat pengembangan  tebal maka

semakin tinggi pula sifat daya serap air, dan begitu juga sebaliknya semakin

rendah sifat pengembangan tebal papan maka semakin rendah pula sifat daya

serap airnya (Subiyanto, 2003).

2.5.3.2 Pengujian Sifat Mekanik

Untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari suatu bahan dilakukan beberapa

pengujian dengan mengacu pada standar yang digunakan.

a) Modulus Patah

Sifat yang dimaksud adalah tingkat keteguhan papan partikel dalam

menerima beban tegak lurus terhadap permukaan papan partikel. Semakin

tinggi kerapatan papan partikel penyusunnya maka akan semakin tinggi sifat

keteguhan dari papan partikel yang dihasilkan (Haygreen dan Bowyer 1989).

Pengujian dilakukan sampai Sampel patah dengan alat penguji, UTM dengan

jarak sangga 15 cm. Contoh uji yang dipakai berukuran 20 cm x 5 cm. Nilai

modulus patah dipengaruhi oleh nilai kerapatan, semakin tinggi nilai

kerapatan maka semakin tinggi nilai modulus patahnya dan sebaliknya

(Dyatro, 2010).

b) Modulus Elastisitas

Pengujian kuat lentur (Modulus of Elasticity) disebut juga Modulus

Young pada lenturan ( Ef ) dilakukan bersama-sama dengan pengujian

keteguhan atau kuat patah, dengan menggunakan sampel uji yang sama.

Besarnya defleksi atau lenturan yang terjadi pada saat pengujian dicatat pada

setiap selang beban tertentu, nilai MOE dihitung dengan rumus:

Ef = ............................ (2.1)

Dimana :

Ef : Modulus of Elasticity (kgf/cm2)

P : berat beban (kgf)

L : jarak sangga (cm)

b : lebar sampel uji (cm)

d : tebal sampel uji (cm)

ᵟ : lenturan pada beban (cm)

(Sutigno, 2002).

c) Internal Bond

Keteguhan rekat internal (kuat tarik tegak lurus permukaan) umumnya

diuji pada keadaan kering, seperti pada Standar Indonesia tahun 1996. Pada

Standar Indonesia tahun 1983 pengujian tersebut dilakukan pada keadaan

kering untuk papan partikel mutu I (eksterior) dan mutu II (interior).

Pengujian pada keadaan basah, yaitu setelah direndam dalam air mendidih (2

jam) dilakukan hanya pada papan partikel mutu I saja (Puspita, 2008).

d) Kuat Pegang Sekrup

Kuat pegang sekrup merupakan kemampuan suatu produk komposit

untuk menahan beban sekrup yang diberikan. Nilai kuat pegang sekrup

dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam kilogram

(Erniwati, 2008).

2.6 Pengujian Komposit

Adapun jenis pengujian yang dilakukan adalah :

1. Pengujian kerapatan.

2. Pengujian kadar air.

3. Pengujian pengembangan tebal.

4. Pengujian penyerapan air.

5. Pengujian modulus patah.

6. Pengujian kuat pegang sekrup.

2.6.1 Pengujian Kerapatan

Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volome kering

udara, sampel uji berukuran 10cm x 10cm x 0,3cm ditimbang massanya, lalu diukur

rata-rata panjang, lebar dan tebalnya untuk menentukan volumenya. Kerapatan

sampel uji papan partikel komposit dihitung dengan rumus :

ρ = ............................... (2.2)

dimana :

ρ : kerapatan (gr/cm3)

m : massa sampel uji (gr)

v : volume sampel uji (cm3)

(Erniwati, 2008).

2.6.2 Pengujian Kadar Air

Kadar air dihitung dari massa sampel uji sebelum dan sesudah di oven dari

sampel uji berukuran 5cm x 5cm x 0,3cm dengan rumus :

KA = x 100%....................... (2.3)

Dimana :

KA : kadar air (%)

m1 : massa awal sampel uji (gr)

m2 : massa akhir sampel uji (gr)

(Erniwati, 2008).

2.6.3 Pengujian Pengembangan Tebal

Pengembangan tebal dihitung atas tebal sebelum dan sesudah perendaman

dalam air selama 24 jam pada sampel uji berukuran 5cm x 5cm x 0,3cm, dengan

rumus :

PT = ................... (2.4)

Dimana :

PT : pengembangan tebal (%)

T1 : tebal sampel uji sebelum perendaman (cm)

T2 : tebal sampel uji sesudah perendaman (cm)

(Erniwati, 2008).

2.6.4 Pengujian Daya Serap Air

Daya serap air papan partikel dilakukan dengan mengukur selisih berat

sebelum dan setelah perendaman dalam air dingin selama 24 jam. Daya serap air

tersebut dihitung dengan rumus :

DSA = .......... (2.5)

Dimana :

DSA : daya serap air (%)

B1 : berat contoh uji sebelum perendaman

B2 : berat contoh uji setelah perendaman

(Erniwati, 2008).

Gambar 2.1 menunjukkan mekanisme penyerapan. Menurut mekanisme ini,

suatu ikatan akan terbentuk apabila molekul-molekul polimer meresap dari suatu

permukaan ke dalam struktur molekul permukaan yang satu lagi. Kekuatan ikatannya

bergantung kepada jumlah kekusutan molekul dan jumlah molekul yang terlibat.

Jumlah penyerapan tergantung pada konformasi molekul, bagian yang terlibat dan

kemudahan pergerakan molekul. Selain itu, penyerapan juga dapat ditingkatkan

dengan menambahkan pelarut dan plastisizer (Hull dan Schwarzt dalam Hanafi,

2004).

Gambar 2.1 Mekanisme Penyerapan

(Hull dan Schwarzt dalam Hanafi, 2004)

2.6.5 Pengujian Modolus patah

Modolus patah (MOR) adalah suatu sifat mekanis papan yang menunjukkan

kekuatan dalam menahan beban. Untuk memperoleh nilai Modolus patah, maka

pengujian pembebanan dilakukan sampai uji patah. Rumus yang digunakan :

MOR = ................................. (2.6)

Dimana :

MOR : modolus patah (kgf/ cm2)

P : beban maksimum (kgf)

b : lebar contoh uji (cm)

L : jarak sangga (15 cm)

h : tebal contoh uli (cm)

(Erniwati, 2008).

2.6.6 Pengujian Kuat Pegang Sekrup

Cara pengujian kuat pegang sekrup dilakukan dengan cara memasang sekrup

berukuran panjang 10 mm dan diameter 2 mm. Sekrup tersebut ditancapkan ke dalam

papan komposit sedalam 3 mm kemudian dicabut dengan UTM. Gaya yang

dibutuhkan untuk mencabut sekrup menunjukkan kekuatan papan dalam memegang

skrup (Erniwati, 2008).

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitihan Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Universitas Sumatera Utara

3.2 Bahan

3.2.1 Resin Poliester Tak Jenuh

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Resin Poliester Tak Jenuh

diperoleh dari toko peralatan dan bahan kimia Cv. Rudang Jaya dengan data teknis

sebagai berikut:

1. Densitas (ρ) : 1363 kg/m3

2. Kekuatan tarik (σ) : 13,97 N/mm2

3. Modulus elastisitas (E) : 1,24.103 N/mm2

4. Poison rasio (υ) : 0,33

(merk dagang YUKALAC 157 BQTN-EX)

3.2.2 Metil Etil Keton Peroksida (MEKP)

Metil Etil Keton Peroksida (MEKP) sebagai katalis diperoleh dari toko

peralatan dan bahan kimia Cv. Rudang Jaya yang memiliki sifat-sifat sebagai

berikut:

1. Wujud : Larutan

2. Viskositas (300C) : 0,39 Cp

3. Densitas : 2030 kg/m3

4. Bersifat korosif

(Geankoplis, 2003)

3.2.3 Serat Buah Pinang

Serat buah pinang yang digunakan berasal dari masyarakat Kotamadya Binjai

yang tidak dimanfaatkan lagi. Sebelum digunakan sebagai pengisi, terlebih dahulu

dilakukan pengeringan serat pada ruangan terbuka (sinar matahari) sampai kadar air

konstan, yang bertujuan untuk menghilangkan kelembaban dari serat buah pinang

tersebut. Setelah itu dihaluskan pada ballmill dengan ukuran partikel 50 mesh dan

100 mesh, dan dibentuk papan partikel dengan perbandingan serat buah pinang

terhadap poliester adalah 1:1 dan 1:2.

3.3 Peralatan

Adapun peralatan yang digunakan adalah :

1. Beaker glass 500 ml

2. Spatula

3. Neraca analitik

4. Aluminium foil

5. Ayakan

6. Plat besi sebagai pencetak

7. Ballmill

8. Alat pengempa / Hot press

Resin Poliester Tak Jenuh

MEKP1 %

Serat pinang50 mesh dan 100 mesh

Diaduk menggunakan spatula

Dicampur

Pengembangan Tebal

Kadar Air

Uji

Diperoleh papan komposit dengan panjang 300 mm

Spesimen

Dicetak di hotpress

Dibentuk menjadi papan partikel dengan tebal 3 mm

Penyerapan Air

Modulus Patah

Kerapatan Kuat Pegang Sekrup

3.4 Diagram kerja

Gambar 3.1 Diagram Kerja Pembentukan dan Pengujian Komposit

3.5 Prosedur Percobaan

3.5.1 Penyiapan Serat Buah Pinang sebagai Bahan Pengisi Penguat

(reinforcing filler)

Pada prinsipnya penyiapan filler ditujukan untuk mendapatkan serat buah

pinang dengan ukuran 50 dan 100 mesh dan kadar air yang konstan, kemudian

dibuat dalam bentuk papan partikel dengan ukuran ketebalan 3 mm dan panjang 300

mm. Adapun perlakuan awal pada serat buah pinang adalah menghaluskan serat buah

pinang dengan menggunakan ballmill dan kemudian melakukan pengayakan untuk

mendapat ukuran serat pinang yang diinginkan, yaitu 50 dan 100 mesh dan serat

buah pinang tersebut dibentuk papan partikel dengan ketebalan 3 mm dengan

panjang 300 mm.

3.5.2 Penyiapan Poliester dan Pembentukan Komposit

Penyiapan poliester sebagai matriks dan MEKP (metil etil keton peroksida)

disiapkan sebagai katalis. Resin poliester yang telah disiapkan dicampur dengan

MEKP (metil etil keton peroksida) dengan 1 % dari berat resin poliester. Ke dalam

cetakan yang terlebih dahulu dilapisi aluminium foil dimasukkan serat buah pinang

dengan variasi ukuran yaitu 50 dan 100 mesh, dan serat buah pinang yang dibentuk

papan partikel kemudian dituangkan campuran matriks poliester dan katalis MEKP,

dengan perbandingan berat serat buah pinang terhadap resin polister adalah 1:1 dan

1:2. Cetakan ditutup agar permukaan komposit menjadi rata. Kemudian cetakan

dimasukkan ke dalam kempa panas (hot press) lalu dipreheating selama 25 menit

pada suhu 400C – 500C, lalu dibiarkan di udara terbuka dan kemudian diuji sifat

mekaniknya.

3.5.3 Pengujian Komposit

Paramater kualitas papan yang diuji adalah kerapatan, kadar air,

pengembangan tebal, daya serap air, keteguhan patah (Modulus Patah), dan kuat

pegang sekrup. Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah produk yang

dihasilkan telah memenuhi persyaratan yang ditentukan untuk suatu penggunaan

tertentu. Pola pemotongan uji seperti pada gambar berikut :

Gambar 3.2 Pola pemotongan contoh uji

(Erniwati, 2008).

Keterangan:

1 dan 2 = contoh uji untuk MOR (Modulus Patah)

3 dan 4 = contoh uji daya serap air, dan pengembangan tebal ( 5cm x 5cm)

5 = contoh uji kuat pegang sekrup (10 cm x 5 cm)

6 = contoh uji kerapatan dan kadar air (10 cm x 10 cm)

(Erniwati, 2008).

3.5.3.1 Pengujian Kerapatan

Kerapatan papan partikel dihitung berdasarkan berat dan volume kering udara

contoh uji dengan menggunakan rumus :

ρ = ............................... (3.1)

dimana :

ρ : kerapatan (gr/cm3)

m : massa sampel uji (gr)

v : volume sampel uji (cm3)

(Erniwati, 2008).

3.5.3.2 Pengujian Kadar Air

Penentuan kadar air papan dilakukan dengan menghitung selisih berat awal

contoh uji dengan berat setelah dikeringkan dalam oven selama 24 jam pada suhu

103 ± 20 C. Kadar air papan dihitung dengan rumus :

KA = x 100%....................... (3.2)

Dimana :

KA : kadar air (%)

m1 : massa awal sampel uji (gr)

m2 : massa akhir sampel uji (gr)

(Erniwati, 2008).

3.5.3.3 Pengujian Pengembangan Tebal

Perhitungan pengembangan tebal didasarkan pada selisih tebal sebelum dan

setelah perendaman dalam air dingin selama 24 jam. Pengembangan tebal dihitung

dengan rumus:

PT = ................... (3.3)

Dimana :

PT : pengembangan tebal (%)

T1 : tebal sampel uji sebelum perendaman (cm)

T2 : tebal sampel uji sesudah perendaman (cm)

(Erniwati, 2008).

3.5.3.4 Pengujian Daya Serap Air

Daya serap air papan partikel dilakukan dengan mengukur selisih berat

sebelum dan setelah perendaman dalam air dingin selama 24 jam. Daya serap air

tersebut dihitung dengan rumus :

DSA = .......... (3.4)

Dimana :

DSA : daya serap air (%)

B1 : berat contoh uji sebelum perendaman

B2 : berat contoh uji setelah perendaman

(Erniwati, 2008).

3.5.3.5 Pengujian Modulus Patah

Penentuan nilai modulus patah dilakukan dengan menggunakan mesin

penguji Universal Testing Machine (UTM). Jarak sangga yang digunakan pada

mesin adalah 15 cm, seperti terlihat pada Gambar 3.3

Keteguhan patah dihitung dengan rumus :

MOR = ................................. (2.6)

Dimana :

MOR : modolus patah (kgf/ cm2)

P : beban maksimum (kgf)

b : lebar contoh uji (cm)

L : jarak sangga (15 cm)

h : tebal contoh uji (cm)

L : Panjang contoh uji (20 cm)

I : Jarak sangga (15 cm)

h : Tebal contoh uji (0,3 cm)

b : Lebar contoh uji (5 cm)

Gambar 3.3 Pengujian Keteguhan Patah Papan Kompsit

(Erniwati, 2008)

3.5.3.6 Pengujian Kuat Pegang Sekrup

Cara pengujian kuat pegang sekrup dilakukan dengan cara memasang sekrup

berukuran panjang 16 mm dan diameter 3,1 mm. Sekrup tersebut ditancapkan ke

dalam papan komposit sedalam 3 mm kemudian dicabut dengan UTM. Gaya yang

dibutuhkan untuk mencabut sekrup menunjukkan kekuatan papan dalam memegang

skrup (Erniwati, 2008).

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, Tony. 2010. Pemanfaatan Selulosa dari Limbah Rumput Laut (Gelidiella

acerosa ) sebagai Boikomposit yang Ramah Lingkungan. http://tonyachmad

-sepatu.blogspot.com/2010/11/pemanfaatan-selulosa-dari-limbah-

rumput.html

Anonim. 2001. Technical Data Sheet. Justus Kimia Raya

Bilmeyer,F,1984.Text Book of Polymer Science, Newyork, shonwiley & sons.

Bramantyo. 2008. Pengaruh Konsentrasi Serat terhadap Kekuatan Komposit. http://

www.library.upnvj.ac.id/pdf/2s1teknikkapal/206211004/bab2.pdf

Budinski Keneth G.,2003. Engineering Material Properties and Selection, Prentice

Hall, New Jesey

Cowd,M.A. 1991.Kimia Polimer,terjemahan oleh Firman,H.ITB,Bandung

Davis, Harmer E.,1982 The Testing of Engineering Material, Mc-Granhill, Inc New

York

Diharjo, K.dan Triyono. 1999, The Effect of Alkali Treatment on Tensile Properties

of Random Kenaf Fiber Reinforced Polyester Composite, Part III of

Doctorate Dissertation Research Result, Post Graduate Study, Indonesia :

Gadjah Mada University

Dyatro.2010. Papan Partikel. http://dyatrodoank.blogspot.com/2010/11/papan-

partikel.html.

Erniwati. 2008. Pengembangan Papan Komposit Berlapis Anyaman Bambu Dari

Jenis Kayu Cepat Tumbuh Dengan Perekat Poliuretan. Sekolah

Pascasarjana. Institut Pertanian Bogor : Bogor

Farid, M. 2004. Analisa Perilaku Elastik Material Komposit FRP Laminat

Berpenguat Serat Natural Orientasi Acak. SNTM ITS : Surabaya.

Geankoplis, C.J. 2003. Transport Processes and Separation Processes Principles.

Ally and Bacon: New York.

Gibson, F.R., 1994. Principles of Composite Material Mechanism, International

Edition II, McGraw Hill, New York

Gunawan, Agus. 2008.Panduan Untuk Komposit. http://www.wordpress.com

Hanafi, I. 2004. Komposit Polimer Diperkuat Pengisi dan Gentian Pendek Semula

Jadi. Universitas Sains Malaysia: Malaysia.

Hull, D. 1981. An Introduction to Composite Materials. Cambridge University Press:

New York.

Ishak, M. 1998. Penggunaan Matriks Komposit Polietilena Hantaman Tinggi

(HDPE). Jurusan Teknik Material, ITS: Surabaya.

Iswanto A.H, 2005. Upaya pemanfaatan serbuk gergaji kayu sengon dan limbah

plastik polyprophylena sebagai langkah alternatif untuk mengatasi

kekurangan kayu sebagai bahan bangunan. Jurnal Komunikasi Penelitian

17(3): 24-27.

Jamasri dkk. 2005. Kajian Sifat Tarik Komposit Serat Buah Sawit Acak Bermatrik

Polyester. http://i-lib.ugm.ac.id/jurnal/download.php?dataId=4216.

Jenie. 2004. Serat Buah Pinang. Universitas Sains Malaysia: Malaysia.

Judawisastra, Hermawan. 2008. Material Komposit Tangguh Berbasis Serat Alam.

http://wagenugraha.wordpress.com/2008/09/21/material-komposit-tangguh-

berbasis-serat-alam/

Jufri, Moh. 2007. Pembuatan Komposit Berbasis Polyester dengan Penguat Serat

Alam. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah

Malang. Malang

Kaw, K., Autur, 1997. Mechanics of Composite Materials, CRC Press, Boca Raton

Maloney TM. 1993. Modern Particleboard and Dry ProsesFiberboard

manufacturing. San Fransisco: Miller Freeman. inc

Mujiyono dan Didik Nurhadiyanto. 2009. Pemanfaatan Serat Daun Nanas Sebagai

Penguat Material Komposit. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, UNY:

Yogyakarta.

Mulyadi, D. 2004. Penggunaan Serat Rotan Sebagai Penguat Pada Komposit

Departemen Teknik Mesin, ITB: Bandung

Purboputro, P.I. 2008. Pengaruh Panjang Serat Terhadap Kekuatan Impak Komposit

Enceng Gondok dengan Matriks Poliester. Jurusan Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Surakarta: Surakarta.

Puspita, Riesya, dkk. 2008. Papan Partkel Tanpa Perekat (Blnderles Particleboard)

Dari Limbah Industri Penggergajian. PKM Penelitan. Institut Pertanian

Bogor : Bogor

Rulinda, Rumintang. 2008. Kandungan Serat Buah Pinang. Institut Teknologi

Bandung: Bandung.

Schwartz, M.M dalam Ismail. 1992. Composites Materials Handbook. Edisi Ke-2.

New York: Mc.Graw-Hill Inc.

Subiyanto, B., Raskita, S., dan Efendy, H. 2003. Pemanfaatan Serbuk Sabut Kelapa

sebagai Bahan Penyerap Air dan Oli Berupa Panel Papan Partikel. Jurnal

Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis Vol. 1.

Surdia, T., dan Saito, S., 1985. Pengetahuan Bahan Teknik. Dainippon Gita Karya

Printing : Jakarta

Sutigno, 2002. Komposit Papan Partikel. Universitas Sumatera Utara. Medan

Taurista, A.Y., Agita, O.R. dan Khrisna, H.P. 2004. Komposit Laminat Bambu Serat

Woven Sebagai bahan Alternatif Pengganti Fiber Glass Pada Kulit Kapal.

Jurusan Teknik Material, ITS: Surabaya.

Wicakson, Arif.2006,Karakterisasi Kekuatan Bending Berpenguat Kombinasi Serat

kenaf acak dan Anyam.Jurusan Teknik Mesin.UNS:semarang

Wulandari, R. 2009. Komposit Kenaf-Polipropilena: Fashio

Zulfia, Anne. Kuliah Material Komposit, Departemen Metalurgi dan Material FTUI.

2006. Depok, Indonesia

LEMBAR PENGESAHAN

HASIL PENELITIAN

PENGARUH KONSENTRASI KATALIS METIL ETIL KETON

PEROKSIDA (MEKPO) DAN UKURAN PARTIKEL SEKAM PADI

TERHADAP KOMPOSIT POLIESTER

PENELITI

SANJAYA HUTAPEA (060405009)

BOY SANDI SIANIPAR (060405025)

DISETUJUI OLEH

Medan, November 2010

Koordinator Penelitian Dosen Pembimbing

(Dr. Ir. Halimatuddahliana, ST, M.Sc) (Dr.Ir. M. Yusuf Ritonga, MT)

NIP : 19730408 199802 2 002 NIP :19620819 198903

1 002