salah satu contoh adalah pada produk ban dan karet secara umum. Manfaat dari penambahan nanosilika pada ban akan membuat ban memiiki daya lekat yang
lebih baik terlebih pada jalan salju, mereduksi kebisingan yang ditimbulkan dan usia ban lebih pajang daripada produk ban tanpa penambahan nanosilika.
Dibawah ini di tunjukkan pada gambar 2.5 dari SiO
2
Silikon Oksida
Gambar 2.5 Serbuk Silika
2.5 Matriks
Unsaturated Polyester Resin UPR merupakan jenis resin termoset atau polyester. Unsaturated Polyester Resin UPR Yukalac 157
®
BQTN9EX Series. Dibawah ini akan ditunjukkan spesifikasi dari
® Tabel. 2.3 Spesifikasi
® Item
Satuan Nilai Tipikal
Catatan
Berat Jenis 9
1,215 25
C Kekerasan
_ 40
BarcolGYZJ 93491 Suhu distorsi panas
o
C 70
Penyerapan air suhu ruang
0,188 24 jam
0,466 7 hari
Kekuatan Fleksural Kgmm
2
9,4 _
Modulus Fleksural Kgmm
2
300 _
Daya Rentang Kgmm
2
5,5 _
Modulus Rentang Kgmm
2
300 _
Elongasi 1,6
_ Sumber : Nurmaulita, 2010
Universitas Sumatera Utara
2.6 Pengujian Sifat Fisik
Untuk mengetahui sifat9sifat fisik papan partikel komposit dilakukan pengujian kerapatan K dan daya serap air DSA seperti berikut :
a. Kerapatan Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume
kering udara, sampel berukuran 10cm x 10 cm x 1 cm ditimbang beratnya, lalu diukur rata9rata panjang, lebar, dan tebalnya untuk
menentukan volumenya. Kerapatan sampel papan partikel komposit dihitung dengan rumus :
ρ = ..................... 2.1
Dimana ρ = kerpatan kgm
3
m = massa sampel kilogram V = volume sampel m
3
b. Daya Serap Air
Daya serap air dihitung dari berat sampel sebelum dan sesudah perendaman dalam air 24 jam pada sampel berukuran 5cm x 5cm x 1cm
dengan rumus : .................... 2.2
Dimana DSA = daya serap air
B1 = berat sampel sebelum perendaman kilogram
B2 = berat sampel sesudah perendaman kilogram
2.7 Pengujian Sifat Mekanik
2.7.1. Pengujian Kuat Patah
Pengujian kuat patah atau Modulus of RufturMOR dilakukan dengan Universal Testing Machine UTM dengan menggunakan lebar batang
Universitas Sumatera Utara
penyangga jarak sangga 14 kali tebal sampel, tetapi tidak kurang dari 14 cm. Nilai MOR dihitung dengan rumus :
..................... 2.3 Di bawah ini akan ditunjukkan gambar Alat uji Mekanik
Dimana MOR = Modulus Of RUftur kgm
3
P = beban maksimum kg
L = jarak sangga m
b = lebar sampel m
d = tebal sampel m
Gambar 2.6 Pengujian Kuat Patah MOR
2.7.2. Pengujian Kuat Tarik.
Uji tarik adalah salah satu uji stress9strain mekanik yang bertujuan mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik.
Universitas Sumatera Utara
Gambar.2.7 Uji Tarik ASTM D 638M984
Pengujiannya, bahan uji ditarik sampai putus. Umumnya kekuatan tarik polimer lebih rendah dari baja 70 kgfmm
2
. Hasil pengujian adalah grafik beban versus perpanjangan elongasi.
Enginering Stess σ : …………. 2.4
F = Beban yang diberikan arah tegak lurus terhadap penampang spesimen N A
= Luas penampang mula9mula spesimen sebelum diberikan pembebanan m
2
σ = Enginering Stress MPa Enginering Strain ε:
…………… 2.5
ε = Enginering Strain Lo = Panjang mula9mula spesimen sebelum diberikan pembebanan cm
YL = Pertambahan panjang cm
2.7.3.Pengujian Kuat Lentur.
Kekuatan lentur atau kekuatan bending adalah tegangan bending terbesar yang dapat diterima akibat pembebanan luar tanpa mengalami deformasi besar.
Pengujian dilakukan three point bending.
Universitas Sumatera Utara
2
2 3
bh Wl
K =
Gambar 2.8 Pemasangan Benda Uji Sehingga kekuatan bending dapat dirumuskan sebagai berikut :
…………… 2.6
Pada perhitungan kekuatan bending ini, digunakan persamaan yang ada pada standar ASTM D790, yaitu:
……………...2.7
K = Tegangan lentur maksimum Nm
2
W= Beban maksimum Maksimum Load N b = Lebar dari benda uji m
h = Tebal benda uji m l = Jarak antara penyangga m
2.7.4 Pengujian Kuat Impak
Kekuatan impak adalah untuk mengetahui kegetasan. Kekuatan impak bahan polimer lebih kecil daripada kekuatan impak logam. Bahan polimer
menunjukkan penurunan besar pada kekuatan impak kalau diberi regangan pada pencetakannya. Cara pengujian impak dapat dilakukan dengan pengujian
SAMPEL PEMBEBANAN
h
Universitas Sumatera Utara
Charphy, Izod atau dengan bola jatuh. Dibawah ini akan di tunjukkan gambar mesin pengujian impak.
Gambar 2.9 Pengujian Kuat Impak
2.7.5 Pengujian Termal
Pengujian termal dilakukan untuk mengetahui intensitas tahanan termal panel dinding dengan cara pengujian termal terhadap bahan dinding tersebut.
Sampai pada suhu berapa panas berpengaruh pada bahan komposit. Sifat termal dilakukan karena sifat ini penting untuk menentukan sifat mekanis bahan polimer.
Metoda yang dapat digunakan dalam pengujian termal adalah Differential Thermal Analysis DTA. DTA adalah salah satu tehnik yang dapat mencatat
perbedaan antara suhu sampel dan senyawa pembanding baik terhadap waktu atau suhu saat kedua spesimen dikenai kondisi suhu yang sama dalam sebuah
lingkungan yang dipanaskan atau didinginkan pada laju terkendali. Di bawah ini akan di tunjukkan Alat Uji termal.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.10 Pengujian Termal DTA
2.7.6. Difraksi Sinar?X
XRD X–Ray Diffraction adalah Alat yang digunakan untuk menentukan substansi atau kristal yang terkandung dalam sampel, biasanya selalu
menimbulkan pola difraksi yang unik, kecuali amorf atau gas. Pola difraksi yang muncul menampilkan substansi apa saja yang terdapat pada sampel tersebut.
Misalnya suatu sampel mengandung senyawa A
x
B
y
, maka analisa kuantitatif XRD adalah tetap akan mengungkap senyawa A
x
B
y
, berbeda dengan analisis kimia yang memberikan adanya dua unsur A dan B. Selanjutnya jika unsur tersebut
mengandung A
x
B
y
dan A
2x
B
y
, maka analisa kwantitatif XRD adalah tetap akan mengungkap senyawa A
x
B
y
dan A
2x
B
y
sedangkan menurut analisis kimia hanya memberikan adanya dua unsur A dan B. Untuk mengerjakan analisa kualitatif
dimulai dengan menganalisa dan menyusun pola difraksi metoda bubuk. Pola difraksi yang sudah dikoreksi merupakan kumpulan substansi yang dapat dikenal.
Suatu cara dibutuhkan dalam penyusunan pola9pola difraksi sehingga penelusuran
dapat dilakukan dengan cepat.
Universitas Sumatera Utara
Nilai puncak pada grafik hasil XRD adalah merupakan pola difraksi yang dihasilkan dari suatu bahan, akan mematuhi Hukum Bragg. Dari nilai d jarak
antar bidang dapat ditentukan sifat khas bahan tersebut. Pada gambar 2.1 ditunjukkan jalannya sinar pada bidang difraksi pada peristiwa difraksi sinar9X,
hingga diperoleh persamaan : nλ = 2d sinθ
......................2.8 Dimana:
n = orde difraksi λ = panjang gelombang yang digunakan cm
d = jarak antara bidang dua atom cm θ = sudut antar bidang9bidang atom dengan arah bidang datang atau berkas
difraksi Difraksi merupakan metode yang unggul untuk memahami apa yang
terjadi pada level atomis dari suatu material kristalin. Sinar X, elektron dan neutron memiliki panjang gelombang yang sebanding dengan dimensi atomik
sehingga radiasi sinar tersebut sangat cocok untuk menginvestigasi material kristalin. Teknik difraksi mengeksploitasi radiasi yang terpantul dari berbagai
sumber seperti atom dan kelompok atom dalam kristal. Ada beberapa macam difraksi yang dipakai dalam studi material yaitu: difraksi sinar X, difraksi neutron
dan difraksi elektron. Namun yang sekarang umum dipakai adalah difraksi sinar X dan elektron.
Dari metode difraksi kita dapat mengetahui secara langsung mengenai jarak rata – rata antar bidang atom. Kemudian kita juga dapat menentukan
orientasi dari kristal tunggal. Secara langsung mendeteksi struktur kristal dari suatu material yang belum diketahui komposisinya. Kemudian secara tidak
langsung mengukur ukuran, bentuk dan internal stres dari suatu kristal. Komponen utama XRD yaitu terdiri dari tabung katoda tempat
terbentuknya sinar9X, sampel holder dan detektor. Pada XRD yang berada di lab pusat MIPA ini menggunakan sumber Co dengan komponen lain berupa cooler
yang digunakan untuk mendinginkan, karena ketika proses pembentukan sinar9X
Universitas Sumatera Utara
dikeluarkan energi yang tinggi dan menghasilkan panas. Kemudian seperangkat komputer dan CPU.
XRD memberikan data9data difraksi dan kuantisasi intensitas difraksi pada sudut9sudut dari suatu bahan. Data yang diperoleh dari XRD berupa intensitas
difraksi sinar9X yang terdifraksi dan sudut9sudut 2θ. Tiap pol ayang muncul pada pola XRD mewakili satu bidang kristal yang memiliki orientasi tertentu.
Widyawati, 2012. Suatu kristal yang dikenai oleh sinar9X tersebut berupa material sampel,
sehingga intensitas sinar yang ditransmisikan akan lebih rendah dari intensitas sinar datang. Berkas sinar9X yang dihamburkan ada yang saling menghilangkan
interferensi destruktif dan ada juga yang saling menguatkan interferensi konstrktif. Interferensi konstruktif ini merupakan peristiwa difraksi seperti pada
Gambar 2.14 Grant Suryanayana, 1998.
Gambar 2.11 Difraksi Sinar9X Grant Suryanayana, 1998 Secara matematis, difraksi hanya terjadi ketika Hukum Bragg dipenuhi.
Secara fisis jika kita mengetahui panjang gelombang dari sinar yang membentur kemudian kita bisa mengontrol sudut dari benturan maka kita bisa menentukan
jarak antar atom geometri dari latis. Persamaan ini adalah persamaan utama dalam difraksi. Secara praktis sebenarnya nilai n pada persamaan Bragg diatas
nilainya 1. Sehingga cukup dengan persamaan 2d sin θ = λ . Dengan menghitung
Universitas Sumatera Utara
d dari rumus Bragg serta mengetahui nilai h, k, l dari masing – masing nilai d, dengan rumus – rumus dibawah ini kita bisa menentukan latis parameter a, b dan
c sesuai dengan bentuk kristalnya. Jika dari hasil XRD diperoleh nilai FWHM Full width at half maximum,
maka dengan menggunakan persamaan Debye Scherer dapat diperoleh ukuran butir partikel pada sampel. Persamaan Debye Scherer dituliskan sebagai berikut :
…………………………………….2.9 Keterangan :
K = 0,94 dianggap bentuk Kristal mendekati bola L = Ukuran Kristal
λ = 1,54 A, jika anoda yang digunakan adalah Cu
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer Departemen Kimia dan Laboratorium Pengujian Penelitian FMIPA USU
3.2. Alat dan Bahan 3.2.1. Alat yang digunakan dalam pembuatan sampel adalah :
a. Alat cetakan dari bahan steinles digunakan untuk mencetak bahan uji. b. Alat mesin press untuk menekan cetakan agar didapat komposit padat.
c. Mixer digunakan untuk mencampur resin dengan katalis agar rata. d. Neraca Analitis, Jangka Sorong,Penggaris
e. Oven f. Gelas ukur
g. Gergaji dan Gergaji Mesin h. Alat penguji papan komposit, pengaduk dan timbangan
3.2.2. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini :
a. Serat Batang kecombrang SBK b. SiO
2
c. Resin poliester YUCOLAX 157 EX series dan Katalis MEKPO
3.3 Rancangan Penelitian 3.3.1 Perlakuan pada Serat Batang Kecombrang
a. Batang Kecombrang yang utuh dipotong membujur.
b. Merendam batang kecombrang didalam air selama 24 jam. c. Membersihkan serat batang kecombrang dengan air bersih.
d. Mengeringkan serat dengan cara menjemur di panas matahari.
Universitas Sumatera Utara
e. Memotong serat dengan panjang 295cm untuk serat susunan secara acak.
3.3.2 Pembuatan Komposit
a. Mengoles wax pada pada alas cetakan. b. Untuk sampel acak, resin polyester di aduk dan dicampur SiO2 dengan
serat batang kecombrang.
3.4 Pembuatan Sampel
a. Bentuk Sampel Pengujian kekuatan tarik.
Gambar.3.1.Bentuk sampel pengujian tarik dengan standar ASTM D 638M984
b. Bentuk sampel pengujian kekuatan Lentur 100 mm
10 cm 4 mm
Gambar.3.2. Bentuk sampel pengujian lentur dengan standar ASTM D9790 c. Bentuk sampel pengujian kekuatan impak.
60 mm 10 mm
4 mm Gambar.3.3. Bentuk sampel pengujian lentur dengan standar ASTM D9256
3.5 Variabel Penelitian
