Pengaruh Komposisi Resin Poliester Berpengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Sifat Fisik Dan Mekanik Papan Partikel

LAMPIRAN A

DATA PENELITIAN

A.1 DATA HASIL DENSITAS (DENSITY) Tabel A.1 Data Hasil Analisis Densitas (Density)

Run Komposisi Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Rata-Rata

1 Murni 1,155 1,191 1,156 1,167

2 90 : 10 1,271 1,260 1,294 1,275

3 80 : 20 1,347 1,340 1,345 1,344

4 70 : 30 1,486 1,492 1,494 1,490

5 60 : 40 1,552 1,577 1,504 1,544

6 50 : 50 1,483 1,506 1,562 1,551

7 40 : 60 1,602 1,639 1,612 1,618

A.2 DATA HASIL KADAR AIR (MOISTURE CONTENT) Tabel A.2 Data Hasil Analisis Kadar Air (Moisture Content)

Run Komposisi Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Rata-Rata

1 Murni 0,2378 0,1925 0,1820 0,2041

2 90 : 10 0,2080 0,2117 0,2156 0,2118

3 80 : 20 0,2121 0,2096 0,2212 0,2143

4 70 : 30 0,2163 0,2205 0,2089 0,2152

5 60 : 40 0,2715 0,2788 0,2828 0,2777

6 50 : 50 0,2832 0,2792 0,2890 0,2838

7 40 : 60 0,3177 0,3206 0,3323 0,3235

A.3 DATA HASIL PENGEMBANGAN TEBAL (THICKNESS SWELLING) Tabel A.3 Data Hasil Analisis Pengembangan Tebal

Run Komposisi Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Rata-Rata

1 Murni 0 0 0 0

2 90 : 10 0 0 0 0

3 80 : 20 0 0 0 0

4 70 : 30 0 0 0 0

5 60 : 40 0 0 0 0

6 50 : 50 0 0 0 0

A.4 DATA HASIL MODULUS OF RUPTURE (MOR) & MODULUS OF

ELASTICITY (MOE)

Tabel A.4 Data Hasil Analisis Modulus of Rupture (MOR) & Modulus of Elasticity (MOE)

Run Komposisi Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Rata-Rata

MOR MOE MOR MOE MOR MOE MOR MOE 1 Murni 31,732 108,172 29,860 111,248 26,320 97,642 29,304 105,687 2 90 : 10 34,885 121,439 28,217 128,650 30,655 123,406 31,252 124,498 3 80 : 20 29,010 124,345 31,915 130,870 34,411 131,212 31,779 128,809 4 70 : 30 41,524 181,069 41,564 176,422 39,646 183,879 40,941 180,457 5 60 : 40 33,203 169,068 39,950 166,115 41,080 172,664 38,078 169,282 6 50 : 50 38,927 160,698 37,125 155,617 38,115 162,646 38,056 159,654 7 40 : 60 30,391 119,576 32,660 132,721 29,766 101,496 30,939 117,931

A.5 DATA HASIL KETEGUHAN REKAT INTERNAL (INTERNAL BOND / IB)

Tabel A.5 Data Hasil Analisis Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond / IB) Run Komposisi Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Rata-Rata

1 Murni 11,768 11,768 11,768 11,768

2 90 : 10 11,936 11,586 11,488 11,670

3 80 : 20 12,101 11,534 11,987 11,874

4 70 : 30 13,597 13,786 13,432 13,605

5 60 : 40 13,245 12,731 13,115 13,030

6 50 : 50 8,928 8,990 10,520 9,479

A.6 DATA HASIL ANALISIS KEKUATAN BENTUR (IMPACT

STRENGTH)

Tabel A.6 Data Hasil Analisis Kekuatan Bentur (Impact Strength)

Run Komposisi Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Rata-Rata

1 Murni 5991,40 6201,30 6312,80 6168,50

2 90 : 10 7250,00 6366,40 6562,70 6726,37

3 80 : 20 7138,10 7716,40 7512,00 7455,50

4 70 : 30 10135,10 9950,50 10623,00 10236,20 5 60 : 40 9823,10 9927,40 10923,70 10224,73

6 50 : 50 9468,60 8588,20 9057,30 9038,03

LAMPIRAN B

CONTOH PERHITUNGAN

Untuk pengujian keteguhan patah (modulus of rupture), keteguhan lentur (modulus of elasticity), keteguhan rekat internal (internal bonding), dan kekuatan bentur (impact strength) telah dihitung oleh Universal Testing Machine AL-GOTECH 7000 M.

B.1 CONTOH PERHITUNGAN FRAKSI MASSA BAHAN BAKU

Contoh Perhitungan Fraksi Massa Bahan Baku Papan Partikel Berpengisi Serbuk Kulit Kerang dengan Komposisi Matriks : Pengisi adalah 90 : 10 (%b/b) dengan basis 700 gram adalah sebagai berikut:

Massa Pengisi = 10

100 x 700 = 70 gram

Massa Matriks dan Katalis = 90

100 x 700 = 630 gram

Massa Metil Etil Keton Peroksida (Katalis) = 1

100 x 630 = 6,3 gram

Massa Resin Poliester Tak Jenuh (Matriks) = 630 – 6,3 = 623,7 gram

B.2 PERHITUNGAN KADAR AIR PAPAN PARTIKEL

Berikut persamaan untuk menghitung kadar air :

� �� = − ℎ�

ℎ� 100%

Contoh perhitungan kadar air sampel : Massa awal = 177,28 gram

Massa akhir = 176,80 gram

� � = − ℎ� 100%

� � =177,28 � −176,80 �

176,80 � 100%

B.3 PERHITUNGAN PENGEMBANGAN TEBAL PAPAN PARTIKEL

Berikut persamaan untuk menghitung pengembangan tebal :

� � � � = ℎ� − 100%

Contoh perhitungan pengembangan tebal sampel : Tebal awal = 14,70 mm

Tebal akhir = 14,70 mm

� � � � = ℎ� − 100%

� � � � =14,70−14,70

14,70 100%

� � � � = 0 %

B.4 PERHITUNGAN DENSITAS

Berikut persamaan untuk menghitung densitas :

� =

ℎ� − Contoh perhitungan pengembangan tebal sampel : Massa sampel = 150,12 gram

Volume awal = 700 ml Volume akhir = 830 ml

� =

ℎ� −

� = 150,12

830−700 � = 1,167 � ₃

LAMPIRAN C

DOKUMENTASI PENELITIAN

C.1 MATRIKS POLIESTER TAK JENUH

Gambar C.1 Matriks Poliester Tak Jenuh

C.2 PENGISI SERBUK KULIT KERANG DARAH

C.3 PROSES PEMBUATAN PAPAN PARTIKEL

Gambar C.3 Proses Pembuatan Papan Partikel

C.4 PROSES PENCETAKAN PAPAN PARTIKEL

C.5 PRODUK PAPAN PARTIKEL

No ProdukPapan Partikel Keterangan

1 Papan partikel dengan penambahan

bahan pengisi 10%

2 Papan partikel dengan penambahan

bahan pengisi 20%

3 Papan partikel dengan penambahan

bahan pengisi 30%

4 Papan partikel dengan penambahan

bahan pengisi 40%

5 Papan partikel dengan penambahan

bahan pengisi 50%

6 Papan partikel dengan penambahan

bahan pengisi 60%

C.6 ALAT UJI KUAT REKAT INTERNAL (INTERNAL BOND)

Gambar C.6 Alat Uji Kuat Rekat Internal (Internal Bond)

C.7 ALAT UJI MOR DAN MOE(MODULUS OF RAPTURE DAN MODULUS

OF ELASTICITY)

Gambar C.7 Alat Uji MOR dan MOE (Modulus of Rapture dan Modulus of Elasticity)

C.8 ALAT UJI BENTUR

DAFTAR PUSTAKA

[1] Sujasman, Adi. “Penyediaan Papan Pertikel Kayu Kelapa Sawit (KKS) Dengan Resin Poliester Tak Jenuh (Yukalac 157 BQTN-EX)”. Tesis Sekolah Pascasarjana. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sumatera Utara. 2009.

[2] Rangkuti, Zulkarnain. “Pembuatan dan Karakterisasi Papan Partikel dari Campuran Resin Polyester dan Serat Kulit Jagung”. Program Pasca Sarjana. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sumatera Utara. 2011.

[3] Sudarsono. “Kajian Sifat Mekanik Material Komposit Propeller Kincir Angin Standard Naca 4415 Modifikasi”. Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST). Periode III ISSN:1979-911X. 2012. [4] Kartini, Ratni, H.Darmasetiawan, A. Karo Karo dan Sudirman.

“Pembuatan Dan Karakteristik Komposit Polimer Berpenguat Serat Alam”. Jurnal Sains Materi Indonesia. Volume 3, No. 3. 2002.

[5] Azwar. “Studi Perilaku Mekanik Komposit Berbasis Polyester Yang Diperkuat Dengan Partikel Serbuk Kayu Keras Dan Lunak”. Jurnal Reaksi. Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhoksumawe, Vol. 7, No. 16. 2009.

[6] Wati. “Immobilisasi Limbah Cair Transuranium Simulasi Dari Instalasi Radiometalurgi Dengan Polimer Poliester Tak Jenuh”. Seminar Nasional V, ISSN 1978-0176. 2009.

[7] Carli, S.A. Widyanto dan Ismoyo Haryanto., “Analisi Kekuatan Tarik Dan Lentur Komposit Serat Gelas Jenis Woven Dengan Matriks Epoxy Dan Polysester Berlapis Simetri Dengan Metoda Manufaktur Hand Lay-Up”. Teknis. Vol.7, No.1. 2012.

[8] Madueke, Chioma Ifeyinwa., Babatunde Bolasodun, dan Reginald Umunakwe. "Mechanical Properties of Tere-Phthalic Unsaturated Polyester resin Reinforced With Varying Weight Fractions of Particulate Snail Shell". IOSR Journal of Polymer and Textile Engineering. E-ISSN : 2348-019X, P-ISSN : 2348-0181. 2014.

[9] Matasina, Murizal., Kristomus Boimau, dan Jahirwan U.T Jasron.

“Pengaruh Perendaman Terhadap Sifat Mekanik Komposit Polyester

Berpenguat Serat Buah Lontar”. Jurnal Teknik Mesin Undana. Vol.01, No. 02. 2014

[10] Hassan, S. B., V.S. Aigbodion, S.N. Patrick. "Development of Polyester/Eggshell Particulate Composites". Journal of Tribology in Industry. Vol. 34, No. 4, 217-225. 2012.

[11] Armando, Arif W. “Pemanfaatan Limbah Kulit Kerang Simping Menjadi

Elemen Estetika Bangunan”. Kementerian Pendidikan Dan Kebudayaan. Fakultas Teknik. Jurusan Arsitektur Malang. Universitas Brawijaya. 2013. [12] Kencono, Lucky Cahyo. “Pemanfaatan Kerang Hijau (Perna viridis Linn)

Sebagai Bioindikator Pencemaran Logam Timbal (Pb) di Perairan Kamal

Muara, Teluk Jakarta”. Departemen Biologi. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian Bogor. 2006.

[13] Siregar, S.M. “Pemanfaatan Kulit Kerang dan Resin Epoksi Terhadap

Karakteristik Beton Polimer”. Tesis. Magister Ilmu Fisika, Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. 2009.

[14] Andre. “Studi Sifat Mekanik Paving Block Terbuat Dari Campuran

Limbah Adukan Betaon Dan Serbuk Kerang”. Jurusan Teknik Sipil,

Fakultas Teknik. Universitas Indonesia. Depok. 2012.

[15] Nadjib, M., “Studi Pemanfaatan Kulit Kerang Sebagai Bahan Penyusun

Pada Pembuatan Lem Kaca”. Skripsi Jurusan Kimia, Institut Sepuluh

November. 2008.

[16] Yuniaty. “Studi Pemanfaatan Kulit Kerang (Anadora ferruginea) Sebagai

Bahan Pengisi Produk Latex Karet Alam Dengan Teknik Pencelupan”.

Tesis Program Pascasarjana. USU. Medan. 2010.

[17] Addriyanus Tantra. “Pengaruh Komposisi Dan Ukuran Makro Serbuk Kulit Kerang Darah (Anadora Granosa) Terhadap Komposit Epoksi-PS/ Serbuk Kulit Kerang Darah (SKKD)”. Fakultas Teknik. Departemen Teknik Kimia. Universitas Sumatera Utara. 2015.

[18] Hudaya, R., "Pengaruh Pemberian Belimbing Wuluh (Averrhoa bilimbi) Terhadap Kadar Kadmium (Cd) pada Kerang (Bivalvia) yang Berasal dari Laut Belawan Tahun 2010". Skripsi. Fakultas Kesehatan Masyrakat, Universitas Sumatera Utara. 2010.

[19] Kusuma, E.W., “Pemanfaatan Limbah Kulit Kerang Sebagai Bahan

Campuran Pembuatan Paving Block”. Skripsi, Teknik Lingkungan, Fakultas Teknis Sipil dan Perencanaan, Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jatim Surabaya. 2012.

[20] Mei, Sheng Xia., Zhi-tong Yao., Liu-qin Ge., Tao Chen., Hai-yan Li. “A Potential Bio-Filler: The Substitution Effect Of Furfural Modified Clam Shell For Carbonate Calcium In Polypropylene”. Journal of Composite Materials. 2014.

[21] Othman, Nor Hazurina., Badorul Hisham Abu Bakar., Maasitah Mat Don., Megat Azmi Megat Johari. “ Cockle Shell Ash Replacement For Cement And Filler In Concrete”. Malaysian Journal of Civil Engineering 25(2):201-211. 2013.

[22] Yao, Zhitong., Meisheng Xia., Liu-qin Ge., Tao Chen., Hai-yan Li., Ying Ye., Hao Zheng. “Mechanical and Thermal Properties of Polypropylene (PP) Composites Filled with CaCO3 and Shell Waste Derived Bio-fillers”. Journal of Fiber and Polymers. 2014.

[23] Yusof, M dan M. A. Amalina. “Effect of Filler Size on Flexural Properties of Calcium Carbonate Derived from Clam Shell Filled With Unsaturated Polyester Composites”. Vol : 594-595, Key Engineering Materials. 2014. [24] RSC. Advancing the Chemical Sciences .”Composite Material”. page 1 of

3, Index 4.3.1. 2006.

[25] Gibson,R.F.“Principal of Composite Material Mechanic”. MC.Graw Hill, 1994.

[26] Jokosiworo, Sarjito, “Pengaruh Penggunaan Serat Kulit Rotan Sebagai Penguat Pada Komposit Polimer Dengan Matriks Polyester Yukalac 157 Terhadap Kekuatan Tarik Dan Dan Tekuk”. Vol. 30 No. 3, ISSN 0852-1697. 2009.

[27] Porwanto, Daniel Andri dan Lizda Johar M ST. MT. “Karakterisasi Komposit Berpenguat Serat Bambu Dan Serat Gelas Sebagai Alternatif Bahan Baku Industri”. Jurusan Teknik Fisika FTI ITS Surabaya. 2011. [28] Schwartz, M. M. “Composite Materials Handbook”, (New York :

McGraw Hill Book Company), hal 76. 1984..

[29] Suwanto, Bodja., “Pengaruh Temperatur Post-Curing Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Epoksi Resin Yang Diperkuat Woven Serat Pisang”. Jurusan Teknik Sipil. Politeknik Negeri: Semarang. 2012.

[30] Porwanto, Daniel Andri dan Lizda Johar. “Karakterisasi Komposit Berpenguat Serat Bambu Dan Serat Gelas Sebagai Alternatif Bahan Baku Industri”. Jurusan Teknik Fisika FTI. ITS : Surabaya. 2011.

[31] Irwan, Yusril. “ Pembuatan Uji Karakteristik Akustik Komposit Papan

Serat Sabut Kelapa”. Laporan Akhir Penelitian Hibah Fundamental.

Institut Teknologi Bandung. 2013.

[32] Maail, Rohny Setiawan. “Physical and Mechanical Properties of Cement-Gypsum Board Made from Core-Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) Using

Autoclave Curing Technology”. Department of Forest Product Technology. Faculty of Agriculture. Universitas Pattimura: Maluku. 2006. [33] Singh, Manjit, C.L Verma, Mridul Grag, S.K. Handa dan Rakesh Kumar.

“Studies on Sisal Fibre Reinforced Gypsum Binder for Substitution of Wood”. Vol. 39, March 1994, pp55-59. Central Building Research Institute, Roorkee-247 667. 1994.

[34] Lestari, Franciska Pramuji. “Pengaruh Temperatur Sinter dan Fraksi Volume PenguatAl2O3 Terhadap Karakteristik Komposit Laminat Hibrid Al/SiC-Al/Al2O3 Produk Metalurgi Serbuk”. Universitas Indonesia. 2008. [35] Hayati, Nur. “Analisis Kadar Arsen (As) Pada Kerang (Bivalvia) Yang

Berasal Dari Laut Belawan”. Fakultas Kesehatan Masyarakat. Universitas

Sumatera Utara. 2009.

[36] Pasaribu, Raima. “Penentuan Kadar Logam Cadmium(Cd), Tembaga(Cu), Crom(Cr), Besi(Fe), Nikel(Ni), Dan Zinkum (Zn) Dari Beberapa Jenis Kerang Dengan Metode Spektrofotometri Serapan Atom ( Ssa)”. Pasca Sarjana. Universitas Sumatera Utara. 2011.

[37] Sujasman , Adi., “Penyediaan Papan Pertikel Kayu Kelapa Sawit (KKS) Dengan Resin Poliester Tak Jenuh (Yukalac 157 BQTN-EX)”. Tesis Sekolah Pascasarjana, Juni 2009.

[38] Rice, B.L. “Fabrication Process Assignment”. Meen 4336 Composites. 2004.

[39] Mawardi, Indra. “Mutu Papan Partikel dari Kayu Kelapa Sawit Berbasis

Perekat Polystyrene”. Jurnal Teknik Mesin Vol. 11,No. 2 : 91-96. 2009. [40] Maulana, Daeng., Dirhamsyah, dan Dina Setyawati. “Karakterisasi Papan

Partikel Dari Batang Pandan Mengkuang (Pandanus atrocarpus Griff) Berdasarkan Ukuran Partikel dan Konsentrasi Ureaformaldehida”. Jurnal Hutan Lestari Vol. 3 (2) : 247-258. 2015.

[41] Shmulsky R dan Jones PD. “Forest Products and Wood Science An introduction”. Sixth Edition. Publish by A John Wiley & Sons, Inc. 2011. [42] Tsoumis, G. “Science and Technology Wood. Stucture, Properties,

Utilization”. Publish by Van Vonstrand Reinhold Inc. USA. 1991

[43] Rajadunsyah. “Pembuatan Dan Karakterisasi Papan Partikel Dengan Menggunakan Serat Batang Kecombrang (Nicolaia Speciosa Horan) Campuran SiO2 Dan Resin Polyester”. Tesis. Magister Ilmu Fisika, Sekolah Pascasarjana Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sumatera Utara. 2013.

[44] Malau, Krisna Margaretta. “Pemanfaatan Ampas Tebu Sebagai Bahan Baku Dalam Pembuatan Papan Partikel”. Fakultas Pertanian. Universitas Sumatera Utara. 2009.

[45] Kollman FFP, Kuenzi EW, dan Stamm AJ. “Principle of Wood Science and Technology”. New York: Spinger-Verlag Berlin Heidelberg. 1975. [46] Aphane, Mathibella Elias, “ The Hydration Of Magnesium Oxyde With

Different Reactivity By Water And Magnesium Acetate” University of South Africa. Hal 24-25. 2007.

[47] Inchem, “Properties of Calcium Oxyde”. ICSC, 2015.

[48] Li X, Li Y, Zhong Z, Wang D, Ratto JA, Sheng K, Sun XS. “Mechanical And Water Soaking Properties Of Medium Density Fiberboard With Wood Fiber And Soybean Protein Adhesive”. Biores Technol. 100 : 3556 - 3562. 2009.

[49] Blankenhorn, P. R., Labosky Jr., M. Dicola and L. R. Stovet. “The Use of Eastern hardwood in The United State for The Production of Cement-Bonded Particle board”. Proceeding 1st International Conference on Inorganic Bonded Wood and Fiber Composite Materials. Idaho. 1991. [50] Kurniati, mersi., Ika Amalia Kartika, Farah Fahma, Titi Candra Sunarti,

Khaswar Syamsu, dan Dede Hermawan. “Sifat Fisik dan Mekanik Papan Partikel Dari Ampas Jarak Kepyar”. Jurnal Teknologi Industri Pertanian. Vol 24 (2) : 125-136. 2014.

[51] Haygreen JG dan Bowyer JL. “Hasil Hutan dan Ilmu Kayu: Suatu Pengantar”. [Cetakan Ketiga] Hadikusumo SA. Penerjemah. Yogyakarta : UGM Press. 1996.

[52] Deya’a, B.M., Hussein, F.M., Dway, I.G., "Studying the Impact Strength of Epoxy with TiO2 and MgO2 Composite". Eng and Tech Journal Vol 29, No. 10. 2011.

[53] Rong, Zhidan., Wei Sun, Haijun Xiao, and Guang Jiang. “Effects of Nano -SiO2 Particles on The Mechanical and Microstructural Properties of Ultra-High Performance Cementitious Composites”. Journal of Cement & Concrete Composites. Vol 56 : 25-31. 2015.

[54] Veena, M. G., N. M. Renukappa., J. M. Raj., C. Ranganathaiah., dan K. N. Shivakumar. “Characterization of Nanosilica-Filled Epoxy Composites for Electrical and Insulation Applications”. Journal of Applied Polymer Science, Vol.121, 2752-2760. 2011.

[55] Maloney TM. “Modern Particle board and Dry-Process Fiber board Manufacturing”. San Francisco: Miller Freeman Inc. 1993.

[56] Wu, Lei Chun., Ming Qiu Zhang, Min Zhi Rong, dan Klaus Friedrich.

“Tensile Performance Improvement of Low Nanoparticles Filled Polypropylene Composites”. Journal of Composites Science and Technology, Vol 62 pages 1327-1340. 2002.

[57] Hashim R, Nadhari WNAW, Sulaiman O, Kawamura F, Hiziroglu S, Sato M, Sugimoto T, Seng TG, Tanaka R. “Characterization Of Raw Material And Manufactured Binderless Particleboard From Oil Palm Biomass”. Materials and Design. 32 : 246-254. 2011.

[58] Kang YC, Chan SLI. “Tensile Properties Of Nanometric Al2O3 Particulate Reinforced Aluminum Matrix Composites”. Journal of Mater Chem Phys ;85:438–43. 2004

[59] Hagstrand PO, Bonjour F, Manson JAE. “The Influence Of Void Content On The Structural Flexural Performance Of Unidirectional Glass Fibre Reinforced Polypropylene Composites”. Journal of Composites Science and Technology, Part A ;36:705–14. 2005.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit

Orang-orang telah membuat komposit selama ribuan tahun. Salah satu contoh adalah lumpur batu bata. Lumpur dapat dikeringkan menjadi bentuk batu bata yang dapat digunakan sebagai bahan bangunan. Batu bata ini cukup kuat jika kita mencoba untuk memukulnya (memiliki kuat tekan yang baik) tapi akan patah dengan cukup mudah jika kita mencoba untuk menekuknya (memiliki kekuatan tarik rendah). Jerami tampaknya sangat kuat jika kita mencoba untuk meregangkan itu, tetapi kita dapat meremas itu mudah. Dengan mencampurkan lumpur dan jerami bersama-sama adalah mungkin untuk membuat batu bata yang tahan terhadap kedua sifat ini dan membuat blok bangunan yang sangat baik. [24].

Komposit adalah material yang terdiri dari dua atau lebih bahan yang terpisah dikombinasikan dalam unit struktural makroskopik yang terbuat dari berbagai kombinasi dari tiga bahan [25]. Dari pencampuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Material komposit mempunyai sifat yang berbeda dari material yang umum atau biasa digunakan [26]. Tujuan pembuatan komposit yaitu sebagai berikut [27] :

- Memperbaiki sifat mekanik dan/atau sifat spesifik tertentu - Mempermudah design yang sulit pada manufaktur

- Keleluasaan dalam bentuk/design yang dapat menghemat biaya - Menjadikan bahan lebih ringan

2.2 Konstituen Komposit

Pada prinsipnya, komposit dibentuk berdasarkan kombinasi antara dua atau lebih material seperti bahan logam, organik ataupun nonorganik. Meskipun ada terdapat kombinasi bahan yang tidak terbatas, tetapi bentuk konstituen lebih terbatas. Bentuk konstituen yang umum digunakan dalam bahan komposit yaitu serat, partikel, laminae (lapisan), serpihan (flakes), pengisi, dan matriks. Matriks merupakan konstituen utama yang melindungi dan memberikan bentuk pada komposit. Serat,

partikel, laminae, serpihan, dan pengisi merupakan konstituen struktural. Hal ini berarti bahwa mereka menentukan struktur internal dari komposit. Secara umum, meskipun tidak selalu konstituen struktural dianggap sebagai fasa tambahan.

Jenis komposit yang paling umum dijumpai adalah jenis dimana konstituen struktural dikelilingi dalam matriks, tetapi ada banyak komposit juga yang tidak memiliki matriks dan tersusun dari satu atau lebih bentuk konstituen yang merupakan gabungan dua atau lebih bahan. Sebagai contoh istilah sandwich dan laminates merupakan susunan dari beberapa lapis yang bila digabung akan memberikan bentuk komposit. Banyak barang tenunan tidak memiliki matriks konstituen tetapi terdiri dari serat dengan sejumlah komposisi dengan atau tanpa ikatan fasa [28].

2.2.1 Matriks

Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan). Matriks mempunyai fungsi sebagai berikut [27]. : 1. Mentransfer tegangan ke serat.

2. Membentuk ikatan koheren. 3. permukaan matrik/serat. 4. Melindungi serat. 5. Memisahkan serat. 6. Melepas ikatan.

7. Tetap stabil setelah proses manufaktur

Berdasarkan jenis matrik yang digunakan komposit dapat dibagi kedalam tiga kelompok utama yaitu:

1. Komposit matrik logam (Metal Matrix Composites/MMC),

Komposit matrik logam (Metal Matrix Composites) ditemukan berkembang pada industri otomotif, Metal Matrix Composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matrik logam. Bahan ini menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida . Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada mulanya yang diteliti adalah continous filamen MMC yang digunakan dalam aplikasi aerospace. Contoh : alumunium, titanium, magnesium.

Kelebihan MMC dibandingkan dengan komposit polimer yaitu : a. Transfer tegangan dan regangan yang baik.

b. Ketahanan terhadap suhu tinggi c. Tidak menyerap kelembapan. d. Tidak mudah terbakar.

e. Kekuatan tekan dan geser yang baik.

f. Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik Kekurangan MMC :

a. Biayanya mahal

b. Standarisasi material dan proses yang sedikit c. Mempunyai keuletan yang tinggi

d. Mempunyai titik lebur yang rendah e. Mempunyai densitas yang rendah

2. Komposit matrik keramik (Ceramic Matrix Composites/CMC)

Komposit matrik keramik (ceramic matrix composites) digunakan pada lingkungan bertemperatur sangat tinggi, CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai penguat dan 1 fasa sebagai matrik, dimana matriksnya terbuat dari keramik. Bahan ini menggunakan keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan serat pendek, atau serabut-serabut (whiskers) dimana terbuat dari silikon karbida atau boron nitrida. Matrik yang sering digunakan pada CMC adalah :

a. Gelas anorganic. b. Keramik gelas c. Alumina d. Silikon Nitrida Keuntungan dari CMC :

a. Dimensinya stabil bahkan lebih stabil daripada logam

b. Sangat tanggung , bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron c. Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus

d. Unsur kimianya stabil pada temperature tinggi e. Tahan pada temperatur tinggi

Kerugian dari CMC :

a. Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar b. Relatif mahal dan non-cot effective

c. Hanya untuk aplikasi tertentu

3. Komposit matrik polimer (polymer matrix composites/PMC)

Komposit ini menggunakan bahan polimer sebagai matriknya. Secara umum, sifat-sifat komposit polimer ditentukan oleh sifat-sifat penguat. Sifat-sifat polimer,rasio penguat terhadap polimer dalam komposit (fraksi volume penguat), geometri dan orientasi penguat pada komposit. Apapun komposit polimer yang digunakan dalam bahan komposit akan memerlukan sifat-sifat berikut:

a. Sifat-sifat mekanis yang bagus b. Sifat-sifat daya rekat yang bagus c. Sifat-sifat ketangguhan yang bagus

d. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus sifat-sifat mekanis yang bagus. Komposit matriks polimer merupakan komposit yang paling sering digunakan karena komposit polimer memiliki beberapa keunggulan yaitu biaya pembuatan lebih rendah, ketangguhan baik, tahan simpan, siklus pabrikasi dapat dipersingkat, kemampuan mengikuti bentuk, lebih ringan [27]

2.2.1.1 Resin Polyester Tak Jenuh

Matriks yang digunakan dalam penelitian ini adalah resin poliester. Resin poliester merupakan resin yang paling banyak digunakan dalam berbagai aplikasi yang menggunakan resin termoset, baik itu secara terpisah maupun dalam bentuk materal komposit. Walaupun secara mekanik, sifat mekanik yang dimiliki oleh poliester tidaklah terlalu baik atau hanya sedang – sedang saja. Hal ini karena resin ini mudah didapat, harga relatif terjangkau serta yang terpenting adalah mudah dalam proses fabrikasinya. Jenis dari resin poliester yang digunakan sebagai matriks komposit adalah tipe yang tidak jenuh (unsaturated polyester) yang merupakan termoset yang dapat mengalami pengerasan (curing) dari fasa cair menjadi fasa padat saat mendapat perlakuan yang tepat. Berbeda dengan tipe polister jenuh (saturated polyester) seperti Terylene™, yang tidak bisa mengalami curing dengan cara seperti ini. Oleh karena itu merupakan hal yang biasa untuk menyebut resin poliester tidak

jenuh (unsaturated polyester) dengan hanya menyebutnya sebagai resin poliester. Ada dua prinsip dari resin poliester yang digunakan sebagai laminasi dalam industri komposit. Yaitu resin poliester orthopthalic, merupakan resin standar yang digunakan banyak orang, serta resin poliester isopthalic yang saat ini menjadi material pilihan pada dunia industri seperti industri perkapalan yang membutuhkan material dengan ketahanan terhadap air yang tinggi [1]. Struktur kimia poliester tak jenuh [29]:

[−O−C− −C−O−CH2− CH2−O−C−CH−C−O]n Gambar 2.1 Struktur Kimia Poliester Tak Jenuh Tabel 2.1 Spesifikasi Resin Poliester Tak Jenuh Yukalac BQTN 157 [1]

No Spesifikasi Satuan Nilai Tipikal

1 Berat Jenis Gr/cm3 1,215

2 Kekerasan - 40

3 Suhu Dispersi Panas oC 70

4 Penyerapan Air

(Suhu Ruangan)

% %

0,188 0,446

5 Kekuatan Flestural 9,4

6 Modulus Flestural Kg/mm2 300

7 8 9 Daya Rentang Modulus Rentang Elongasi Kg/mm Kg/mm2 % 5,5 300 1 2.2.1.2 Katalis Metil Etil Keton Peroksida

Katalis yang digunakan untuk resin polyester ini adalah katalis Methyl Ethyl Keton Peroksida (MEKPO) dengan bentuk cair, berwarna bening. Fungsi dari katalis adalah mempercepat proses pengeringan (curing) pada bahan matriks suatu komposit. Semakin banyak katalis yang dicampurkan pada cairan matriks akan mempercepat proses laju pengeringan, tetapi akibat mencampurkan katlis terlalu banyak adalah membuat komposit menjadi getas. Penggunaan katalis sebaiknya diatur berdasarkan kebutuhannya. Pada saat mencampurkan katalis ke dalam matriks maka akan timbul reaksi panas (600-900 oC). Proses pengerasan resin diberi bahan tambahan yaitu, katalis jenis Methyl Ethyl Keton Peroksida (MEKPO), katalis digunakan untuk mempercepat proses pengerasan cairan resin pada suhu yang lebih tinggi. Pemakaian katalis dibatasi sampai1% dari volum resin [30].

Banyak penelitian yang telah menggunakan bahan poliester tak jenuh sebagai matriks dan metil etil keton peroksida sebagai katalis dalam pembuatan komposit diantaranya adalah :

1. Sudarsono, 2012, menggunakan resin unsaturated polyester dengan merek Yukalak (R) sebagai matriks dan metil etil keton peroksida (MEKP) sebagai hardener / curing agent yang dicampur dengan pengisi bahan kayu sengon laut dan serat alam jenis rami. Dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, didapat nilai tegangan tekuk komposit terbaik sebesar 45,663 MPa, dengan modulus young 1,244 GPa dan regangan 1,795 %.

2. Kartini, dkk., 2002, menggunakan resin poliester yang bermerek dagang Yukalac tipe 2252 BW-EX dan sebagai pengeringnya digunakan katalis MEKPO (metil etil keton peroksida). Pengisi yang digunakan berupa serat ijuk yang diambil dari pohon enau (Arenga pinnata) di daerah Sukabumi dengan diameter 0,1-0,5 mm; serat pisang yang diperoleh dari daerah Bogor dengan ketebalan 2 mm. Dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, didapat nilai kekuatan tarik terbaik sebesar 56,47 MPa dengan nilai kekerasan diperoleh 94,6.

3. Azwar, 2009, menggunakan resin poliester tak jenuh dan katalis MEKPO sebagai katalis dengan perbandingan fraksi volume pengisi 10%, 15% dan 20% . Pengisi yang digunakan adalah serbuk kayu. Dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, didapat bahwa dengan ukuran pengisi 0,40 mm dengan komposisi 10 % fraksi volume memiliki sifat mekanik yang paling baik yaitu 0,0722 kN/mm2 untuk pengisi kayu lunak dan 0,0657 kN/mm2 untuk pengisi kayu keras.

4. Carli, dkk., 2012, menggunakan fiber glass berjenis E-Glass (Woven Roving) berupa benang panjang yang dianyam sebagai bahan pengisi dan resin epoksi dan poliester sebagai bahan perekatnya. Dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, didapat bahwa dengan perekat resin epoksi, tegangan tarik rata-rata sebesar 112,8 MPa, regangan 5,1%, modulus elastisitas 2,2 Gpa, tegangan bending rata-rata 119,2 MPa, dan momen bending 2324,97 N/mm. Sedangkan dengan perekat resin poliester, didapat tegangan tarik rata-rata

118,8 MPa, regangan 9,1%, modulus elastisitas 1,3 Gpa, tegangan bending rata-rata 79,92 MPa, dan momen bending 1540,17 N/mm.

2.2.2 Pengisi

Berdasarkan sifat penguatannya, maka komposit dibagi menjadi dua, yaitu:

 Komposit Isotropik

Komposit isotropik adalah komposit yang penguatannya memberikan penguatan yang sama untuk berbagai arah (dalam arah transversal maupun longitudinal) sehingga segala pengaruh tegangan atau regangan dari luar akan mempunyai nilai penguatan yang sama. Berikut adalah Gambar 2.4 yang menunjukkan arah penguatan komposit isotropik.

Gambar 2.2 Gambar Komposit Arah Penguatan Isotropik [34]

 Komposit Anisotropik

Komposit anisotropik adalah komposit yang matriksnya memberikan penguatan tidak sama terhadap arah yang berbeda, misalnya nilai penguatan untuk arah transversal tidak sama dengan penguatan arah longitudinal. Berikut adalah Gambar 2.5 yang menunjukkan arah penguatan komposit anisotropik.

Anisotropik

Ada beberapa cara untuk mengklasifikasikan bahan komposit. Klasifikasi yang disebutkan di sini yaitu berdasarkan bentuk konstituen struktural. Hal ini memberikan pembagian lima kelas dari komposit, yaitu [28]:

1. Komposit serat (fiber composite), terdiri dari serat dengan atau tanpa matriks. Komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat sebagai penguat. Serat yang digunakan biasanya berupa serat gelas, serat karbon, serat aramid dan sebagainya. Serat ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit, sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban sampai beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik penyusun komposit.

2. Komposit serpihan (flake composite), terdiri dari serpihan datar dengan atau tanpa matriks.

Komposit serpihan terdiri atas serpihan-serpihan yang saling menahan dengan mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam matriks. Pengertian dari serpihan adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar permukaannya. Sifat- sifat khusus yang dapat diperoleh dari serpihan adalah bentuknya besar dan datar sehingga dapat disusun dengan rapat untuk menghasilkan suatu bahan penguat yang tinggi untuk luas penampang lintang tertentu. Pada umumnya serpihan-serpihan saling tumpang tindih pada suatu komposit sehingga dapat membentuk lintasan fluida ataupun uap yang dapat mengurangi kerusakan mekanis karena penetrasi atau perembesan.

3. Komposit partikulat (particulate composite), terdiri dari partikel dengan atau tanpa matriks.

Komposit Partikel merupakan komposit yang menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriks. Komposit partikel merupakan produk yang dihasilkan dengan menempatkan partikel-partikel dan sekaligus mengikatnya dengan suatu matriks bersama-sama dengan satu atau

lebih unsur-unsur perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lain- lain. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan koheren di antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik. Keuntungan dari komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel yaitu kekuatan lebih seragam pada berbagai arah, dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan meningkatkan kekerasan material dan cara penguatan dan pengerasan oleh partikulat adalah dengan menghalangi pergerakan dislokasi.

4. Komposit berpengisi (skeletal) (filled composite), terdiri dari matriks skeletal kontinu yang diisi dengan material kedua.

Filled composite adalah komposit dengan penambahan material ke dalam matriks dengan struktur tiga dimensi dan biasanya filler juga dalam bentuk tiga dimensi.

5. Komposit laminar (laminar composite), terdiri dari lapisan konstituen.

Komposit Laminar merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisannya memiliki karakteristik khusus. Komposit laminar ini terdiri dari empat jenis yaitu komposit serat kontinyu, komposit serat anyam, komposit serat acak dan komposit serat hibrid.

Berikut ini adalah Gambar 2.4 yang menunjukkan kelas komposit

Gambar 2.4 Kelas Komposit [28] FILLED COMPOSITE FLAKE

COMPOSITE FIBER

COMPOSITE

PARTICULATE COMPOSITE

LAMINAR COMPOSITE

2.2.2.1 Kulit Kerang

Pada penelitian ini, jenis pengisi yang digunakan adalah berbentuk serbuk yaitu kulit kerang. Kerang merupakan nama sekumpulan moluska dwicang kerang daripada famili cardiidae yang merupakan salah satu komoditi perikanan yang telah lama dibudidayakan sebagai salah satu usaha sampingan masyarakat pesisir. Teknik budidayanya mudah dikerjakan, tidak memerlukan modal yang besar dan dapat dipanen

setelah berumur 6 – 7 bulan. Hasil panen kerang per hektar per tahun dapat mencapai

200 – 300 ton kerang utuh atau sekitar 60 – 100 ton daging kerang [14]. Cangkang

biasanya terdiri dari tiga lapisan, yaitu:

a) lapisan luar tipis, hampir berupa kulit dan disebut periostracum, yang melindungi b) lapisan kedua yang tebal, terbuat dari kalsium karbonat; dan

c) lapisan dalam terdiri dari mother of pearl, dibentuk oleh selaput mantel dalam bentuk lapisan tipis. Lapisan tipis ini yang membuat cangkang menebal saat hewannya bertambah tua [35].

Adapun klasifikasi kerang darah yang digunakan sebagai pengisi adalah [36]:

Fillum : Mollusca

Kelas : Pelecypoda (Lamellibranchiata)

Subkelas : Fillibranchiata

Ordo : Eutaxodontida

Super Famili : Arcacea

Famili : Arcidae

Subfamili : Anadarinae

Genus : Anadara

Spesies : Maculosa

Berikut ini adalah Gambar 2.5 yang menunjukkan gambar kerang dan serbuknya

Dari gambar 2.5 diatas, dapat dilihat struktur kerang yang terlihat keras dan warna serbuk kulit kerang yang putih keabuan. Hal ini tampak pada Tabel 2.2 yang menunjukkan komposisi kimia serbuk kulit kerang.

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Serbuk Kulit Kerang [14]

Komponen Kimia Komposisi (%)

CaO 66,70

SiO2 7,88

Fe2O3 0,03

MgO 22,28

Al2O3 1,25

Dari Tabel 2.2 di atas, dapat dilihat bahwa serbuk kulit kerang mengandung kalsium oksida (CaO) dan magnesium oksida (MgO) yang relatif cukup tinggi dan berpotensi dijadikan sebagai filler komposit untuk meningkatkan sifat mekanik dari komposit yang akan dihasilkan.

Banyak peneliti juga menggunakan kulit kerang sebagai pengisi untuk memperbaiki sifat komposit diantaranya adalah :

1. Mei, dkk., 2014, menggunakan kulit kerang yang dimodifikasi sebagai pengisi yang akan disubstitusi dengan kalsium karbonat dalam polipropilen dengan variasi komposisi tertentu dan dicampur dalam twin-screw extruder, dimana dari hasil penelitian didapat rasio pengisi optimal kulit kerang termodifikasi adalah 15% (wt) untuk mencapai keseimbangan yang baik antara kekuatan dan ketangguhan dari komposit polipropilen. Penambahan kulit kerang termodifikasi pada komposit polipropilen menyebabkan peningkatan yang tinggi terhadap kekuatan bentur, elongation at break, dan kekuatan lentur [20].

2. Othman, dkk., 2013, menggunakan kulit kerang abu kulit kerang sebagai bahan pengisi dan pengganti semen pada pembuatan beton, dimana dari hasil penelitian yang dilakukan secara keseluruhan didapat struktur morfologi beton yang tampak lebih padat adalah 5% dan 10% (wt) dimana memengaruhi kekuatan, modulus elastisitas, permeabilitas air dan porositas konkrit [21].

3. Yao, dkk., 2014, menggunakan limbah kulit kerang yang modifikasi dengan furfural dan asam klorida sebagai pengisi FCS (furfural clam shell) dan ACS

(acid clam shell) yang kemudian digunakan dalam polipropilen dan kalsium karbonat, dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, menunjukkan bahwa modifikasi kulit kerang menjadi FCS dapat meningkatkan kompatibilitas dan afinitas antara partikel FCS dan matriks polipropilen sehingga meningkatkan stabilitas termal komposit tersebut [22].

4. Yusof dan Amalina, 2013, menggunakan pengisi kalsium karbonat dari kulit kerang yang digunakan dalam polyester tak jenuh (UP), dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, didapat bahwa untuk pengisi berukuran mikro yaitu 574,81 µm, modulus lentur meningkat seiring penambahan pengisi ke dalam komposit bermatriks UP [23].

2.3 Papan Partikel Komposit

Papan partikel adalah lembaran hasil pengempaan panas campuran partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya dengan perekat organik dan bahan lainnya. Papan partikel merupakan produk panel yang dihasilkan dengan memanpatkan partikel-partikel kayu sekaligus mengikatnya dengan suatu perekat. Sifat-sifat papan partikel antara lain penyusutan dianggap tidak ada, keawetan terhadap jamur tinggi karena adanya bahan pengawet, merupakan bahan akustik yang baik dan isolasi panas yang baik. Selain itu keuntungan dari papan komposit antara lain [37]:

 Papan partikel merupakan bahan konstruksi yang cukup kuat

 Bahan isolasi dan akustik yang baik.

 Dapat menghasilkan bidang yang luas.

 Pengerjaan mudah dan cepat.

 Tahan api.

 Mudah difinishing, dilapisi kertas dekor, dilapis finil dan lain sebagainya.

 Memiliki kestabilan dimensi.

Sifat dan keunggulan dari papan partikel sangat tergantung dari tipe atau jenis dari papan partikel yang dihasilkan. Tipe-tipe papan partikel yang banyak itu sangat berbeda dalam hal ukuran dan bentuk partikel, jumlah resin (perekat) yang digunakan dan kerapatan panel yang dihasilkan. Pada penelitian yang akan dilakukan, akan dihasilkan jenis papan partikel biasa berkerapatan tinggi dengan

2.4 Metoda Penyediaan Papan Komposit

Metoda penyediaan komposit yang umum dilakukan, yaitu [38]:

1. Metoda Vacuum Bagging yang menggunakan kombinasi ruang vakum dan sebuah film penyerap resin.

2. Metoda Vacuum Resin Transfer Moulding (RTM) menggunakan pemanasan dan proses pemvakuman.

3. Metoda Filament Winding menggunakan sebuah mesin pemintal untuk membentuk jaringan filament.

4. Metoda Pultrusi menggunakan peralatan untuk membentuk komposit menjadi bentuk-bentuk struktural. Metoda ini banyak digunakan untuk produksi dalam skala besar.

5. Metoda Hand Lay-Up menggunakan cetakan yang telah diberi gel coat pada permukaannya kemudian ditambahkan resin dan pengisi kedalam cetakan tersebut dan dibiarkan mongering (curing)

6. Metoda Compression Molding menggunakan cetakan yang ditekan pada tekanan tinggi sampai mencapai 1000 psi, diawali dengan mengalirkan resin dan zat pengisi dengan viskositas tinggi ke dalam cetakan, kemudian mold ditutup dan dilakukan penekanan terhadap material komposit tersebut, sehingga mengakibatkan mengerasnya material komposit secara permanen mengikuti bentuk cetakan.

Pada penelitian yang akan dilakukan digunakan metode Compression Molding yang menggunakan alat Hot Press, karena:

a) Penyebaran komposit lebih merata b) Meminimalkan adanya void

2.5 Pengujian/Karakterisasi Papan Partikel 2.5.1 Uji Kerapatan dengan JIS A 5908-2003

Pada uji ini, contoh uji berukuran 200 mm x 50 mm x 15 mm dalam keadaan kering udara dan kemudian diukur panjang, lebar dan tebalnya untuk menentukan volume contoh uji (panjang, lebar, tebal). Kerapatan papan partikel dihitung dengan menggunakan rumus [32]:

2.5.2 Uji Kadar Air dengan JIS A 5908-2003

Contoh uji berukuran 200 mm × 50 mm × 15 mm ditimbang untuk

mendapatkan berat awal (BA), kemudian dioven pada suhu 103±2˚C selama 24 jam

kemudian didiamkan sampai mencapai suhu kamar dan ditimbang. Selanjutnya dimasukkan ke dalam oven kembali selama ± 3 jam, kemudian didiamkan kembali sampai mencapai suhu kamar dan ditimbang. Tahap ini dilakukan sampai mencapai berat konstan, yaitu perbedaan hasil penimbangan terakhir dan sebelumnya maksimum 1%. Nilai kadar air dihitung dengan rumus [32]:

Keterangan:

BA = Berat awal (kering udara) BKO = Berat kering oven

2.5.3 Uji MOR (Modulus of Rapture) dan MOE (Modulus of Elastisitas) dengan JIS A 5908-2003

Material papan komposit mempunyai sifat tekan lebih baik dibanding tarik, pada perlakuan uji lentur spesimen, bagian atas spesimen terjadi proses tekan dan bagian bawah terjadi proses tarik sehingga kegagalan yang terjadi akibat uji bending yaitu mengalami patah bagian bawah karena tidak mampu menahan tegangan tarik [33].

Gambaran secara umum mengenai uji MOE dan MOR ditunjukkan pada Gambar 2.6 berikut.

Gambar 2.6 Gambaran Umum Uji MOE dan MOR [31]

Sampel

Arah Tekanan

Contoh uji berukuran 100 mm × 100 mm × 15 mm pada kondisi kering udara dibentangkan dengan jarak sangga 8 cm . Pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga dengan kecepatan pembebanan sebesar 10 mm/menit. Kemudian ukur besarnya beban yang mampu ditahan oleh contoh uji tersebut sampai batas proporsi. Nilai MOE dihitung dengan rumus[32]:

Keterangan :

MOE = Modulus of Elasticity (kg/cm2₎

ΔP = perubahan beban yang digunakan (kg) L = jarak sangga (cm)

Δy = perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm) b = lebar contoh uji (cm)

h = tebal contoh uji (cm)

nilai MOE dikonversi ke N/mm2 dengan faktor konversi 0,098

Sedangkan untuk uji MOR, pembebanan pada pengujian MOE dilanjutkan sampai contoh uji mengalami kerusakan (patah). Nilai MOR dihitung dengan rumus [32]:

Keterangan :

MOR = Modulus of Rupture (kg/cm2) P = berat beban sampai patah (kg) L = jarak sangga (cm)

b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm)

Nilai MOR dikonversi ke N/mm2 dengan faktor konversi 0,098

2.5.4 Uji Pengembangan Tebal dengan JIS A 5908-2003

Contoh uji berukuran 50 mm × 50 mm × 15 mm, direndam dalam air dingin

selama 24 jam. Selanjutnyan bahan uji diukur tebalnya. Perhitungan sampel uji melalui pengukuran tebal sebelum perendaman air (t1) dan tebal setelah perendaman selama 24 jam(t2). Rumus untuk menghitung pengembangan tebal [34]:

Keterangan :

PT = Pengembangan tebal (%)

t1 = Tebal bahan uji sebelum perendaman (cm) t2 = Tebal bahan uji setelah perendaman (cm)

2.5.5 Uji Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) dengan JIS A 5908-2003 Ukuran papan partikel pada uji ini berukuran 50 mm × 50 mm × 15 mm direkatkan pada dua buah median (balok aluminium) menggunakan perekat epoxy merk Araldite dan dibiarkan mengering selama selama 24 jam. Kedua median ditarik lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum.

Gambar 2.7 Pengujian Internal Bond [32] Nilai keteguhan rekat internal dihitung dengan rumus[33]:

Keterangan:

IB = keteguhan rekat internal (kg/cm2) P = beban saat ikatan partikel lepas (kg) A = luas permukaan contoh uji (cm2)

Nilai IB dikonversi ke N/mm2 dengan faktor konversi 0,098

2.5.6 Uji Kekuatan Bentur (Impact Strength) dengan JIS A 5908-2003

Pada uji kekuatan bentur, contoh uji berukuran 100 mm x 50 mm ×15 mm. Pengujian impak dilakukan untuk mengetahui karakteristik patah dari bahan. Pengujian ini biasanya mengikuti dua metoda yaitu metoda Charpy dan Izod yang

dapat digunakan untuk mengukur kekuatan impak, yang kadang juga disebut seabgai ketangguhan ketok (notch toughness). Untuk metoda Charpy dan Izod, spesimen berupa bentuk persegi dimana terdapat bentuk V-notch, berikut adalah gambar specimen V-notch metoda Charpy dan Izod [35].

Gambar 2.8 Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod

Peralatan untuk melakukan kekuatan impak spesimen V-notch ditunjukkan pada Gambar 2.8. Beban didapat dari tumbukan pendulum yang dilepas dari ketinggian h. Spesimen diletakkan di dasar seperti pada Gambar 2.8. Ketika dilepas ujung pisau pada pendulum akan menghantam dan mematahkan spesimen pada titik ketoknya (notch) yang bekerja sebagai titik tegangan untuk benturan kecepatan tinggi. Pendulum terus berayun, naik sampai ketinggian maksimum h' yang lebih rendah dari h. Energi yang diserap, yang diukur dari perbedaan ketinggian h dan h' merupakan pengukuran kekuatan impak.

Perbedaan antara metoda Charpy dan Izod yaitu bergantung pada peletakan support spesimen seperti ditunjukkan pada Gambar 2.9 berikut [35].

Perbedaan antara metoda Charpy dengan Izod selain perbedaan peletakan spesimen, pengujian dengan menggunakan Izod tidak seakurat pada pengujian Charpy, karena pada Izod pemegang spesimen juga turut menyerap energi, sehingga energi yang terukur bukanlah energi yang mampu di serap material seutuhnya dan juga pada metode Izod umumnya hanya dilakukan pada temperatur ruang.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian dilakukan pada tanggal 04 Januari – 31 Maret 2016 di Laboratorium Penelitian, Laboratorium Proses Industri Kimia dan Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara.

3.2 Bahan dan Peralatan 3.2.1 Bahan

Bahan baku yang digunakan sebagai matriks adalah resin poliester dan katalis Methyl Ethyl Keton Peroksida (MEKPO) yang diperoleh dari PT Justus Kimia Raya Medan, Indonesia. Sementara sebagai pengisi digunakan serbuk kulit kerang darah yang diperoleh dari beberapa Rumah Makan Sea Food disepanjang Jalan Krakatau, Kecamatan Medan-Timur, Medan, Indonesia.

Berikut merupakan spesifikasi dari bahan yang digunakan : 1. Poliester

Sifat dan Wujud Keterangan

Bentuk Cairan

Warna Kuning terang dan coklat terang

Viskositas 20-50 cp

Densitas 1,05±0,05 g/cm3

Kapasitas pengerasan 140±2oC , 2 jam

2. Metyl Ethyl Keton Peroksida (MEKPO)

Sifat dan Wujud Keterangan

Wujud dan bau Cairan bening dan sedikit berbau tajam

Titik leleh Cair pada suhu normal

Titik nyala 82oC

Berat jenis 1,11 g/ml

Kelarutan dalam air Kurang dari 1% pada 25oC

3.2.2 Peralatan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Neraca Elektrik

2. Ball Mill 3. Ayakan 4. Gelas Ukur 5. Wadah

6. Alat Uji Tarik 7. Alat Uji Lentur 8. Alat Uji Bentur 9. Compression Molding

10.Mikrometer Sekrup Digital Mitutoyo 11.Balok

12.Jangka Sorong

3.3 Prosedur Penelitian

3.3.1 Penyediaan Matriks Papan Partikel

Matriks merupakan salah satu bahan baku utama dalam pembuatan papan partikel yang berfungsi sebagai perekat. Pada penelitian ini, matriks yang diguakan adalah resin poliester yang membutuhkan bantuan katalis metil etil keton peroksida untuk proses curing. Berikut prosedur penyediaan matriks papan partikel adalah sebagai berikut:

1. Resin poliester tak jenuh dicampurkan katalis MEKPO dengan komposisi katalis 1% dari berat resin dengan fraksi massa resin 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, dan 40%.

2. Campuran diaduk selama 10-15 menit hingga merata menggunakan sendok besi.

Pada Gambar 3.1 dibawah ditunjukkan flowchart prosedur penyediaan matriks papan partikel.

Gambar 3.1 Gambar Flowchart Prosedur Penyediaan Matriks Papan Partikel

3.3.2 Penyediaan Pengisi Papan Partikel

Filler merupakan salah satu bahan pengisi yang akan disubstitusi kedalam matriks dalam pembuatan papan partikel yang berfungsi untuk meningkatkan kekuatan mekanik papan partikel yang akan dihasilkan. Pada penelitian ini, pengisi atau filler yang diguakan adalah serbuk kulit kerang. Filler dibuat dengan prosedur sebagai berikut:

1. Kulit kerang dicuci dengan menggunakan air dan dikeringkan dengan cara dijemur menggunakan cahaya matahari selama 12 jam.

2. Kulit kerang kemudian digiling dengan ball mill sehingga kerang tersebut menjadi mikro serbuk selama 8 jam.

3. Dilakukan pengayakan dengan ayakan hingga didapat ukuran partikel 49,7 µm(290 mesh).

Mulai

Selesai

Dicampurkan resin poliester tak jenuh dan katalis MEKPO 1% dari berat resin dengan fraksi massa resin 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, dan 40%

Flowchart prosedur penyediaan pengisi papan partikel ditunjukkan pada Gambar 3.2 di bawah ini.

3.3.3 Proses Pembuatan Papan Partikel

1. Dilakukan percampuran antara matriks dan pengisi dengan perbandingan matriks : pengisi adalah 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, dan 40:60 (b/b) ke dalam wadah.

2. Alas cetakan besi yang berukuran 250 mm x 250 mm x 15 mm terlebih dahulu diberikan bahan pelicin seperti gliserin agar resin tidak melekat pada cetakan .

3. Dituangkan campuran bahan ke dalam cetakan besi berukuran 250 mm x 250 mm x 15 mm yang telah dibentuk sesuai standar JIS A 5908-2003.

4. Diratakan permukaan campuran pada cetakan dengan menggunakan sendok pencampur.

5. Di press dengan menggunakan alat Compresssion Molding pada tekanan 125 psi selama 45 menit.

6. Papan partikel yang sudah kering dilepas dari cetakan kemudian bagian dihaluskan bagian-bagian permukaannya dengan alat kikir dan amplas.

7. Dilakukan pengujian terhadap komposit. Mulai

Selesai

Dicuci kulit kerang dengan menggunakan air dan dijemur menggunakan cahaya matahari selama 12 jam

Digiling kulit kerang dengan menggunakan ball mill selama 8 jam

Dilakukan pengayakan dengan ayakan hingga didapat hasil ayakan 290 mesh

Gambar 3.3 di bawah ini menunjukkan gambar flowchart proses pembuatan papan partikel.

Mulai

Dilakukan pencampuran matriks dengan pengisi sesuai dengan perbandingan ke dalam wadah

Diberikan pelicin pada alas cetakan dengan gliserin

Dituangkan campuran bahan kedalam cetakan

Diratakan permukaan campuran pada cetakan dengan sendok pencampur

Dipress menggunakan Compression Molding pada tekanan 125 psi selama 45 menit

Dibiarkan mengering selama 3 jam

Dilepaskan komposit dari cetakan

Dihaluskan bagian permukaan dengan alat kikir

Apakah ada variasi yang lain?

Ya

Tidak

Gambar 3.3 Gambar Flowchart Prosedur Pembuatan Papan Partikel

Berikut adalah gambar alat-alat yang digunakan selama pelaksanaan penelitian: B B A A C

C D_D

E E 15 cm 15 cm 20 cm 20 cm 20 cm 20 cm 25 cm 25 cm 5 cm5 cm

10 cm 10 cm 5 cm 5 cm 2,5 cm 2,5 cm 2,5 cm 2,5 cm 2,5 cm 2,5 cm 5 cm

5 cm 5 cm5 cm 5 cm5 cm

2,5 cm 2,5 cm

Gambar 3.4 Gambar Sketch Cetakan Pengujian Papan Partikel

Keterangan gambar 3.4 :

A.Sampel untuk uji kerapatan dan kadar air B.Sampel untuk uji MOR dan MOE

C.Sampel untuk uji pengembangan tebal D.Sampel untuk uji kuat rekat internal E. Sampel untuk uji kuat impak

Selesai

Dilakukan pengujian terhadap papan partikel yang telah dibentuk sesuai dengan spesimen uji

Gambar 3.5 Gambar Compression Molding

Gambar 3.6 Gambar Alat Uji MOR dan MOE

3.4 Pengujian Papan Partikel

3.4.1 Uji Kerapatan dengan JIS A 5908-2003

Spesimen yang akan diuji kerapatan memiliki bentuk dan pengujian dengan melakukan pengukuran pada empat titik di setiap sisinya (panjang, lebar, dan tebal) yang

kemudian dihitung rata-ratanya. Gambar 3.8 menunjukkan sepsifikasi spesimen yang

digunakan pada uji kerapatan:

Gambar 3.8 Ukuran Dimensi Spesimen Uji Kerapatan JIS A 5908-2003

3.4.2 Uji Kadar Air dengan JIS A 5908-2003

Spesimen yang akan diuji memiliki bentuk sama seperti pengujian kerapatan. Pada pengujian ini dilakukan dengan menimbang berat sampel setelah dikeringkan dalam oven selama 24 jam sehingga diperoleh berat yang konstan. Gambar 3.9 menunjukkan sepsifikasi spesimen yang digunakan pada uji kadar air:

Gambar 3.9 Ukuran Dimensi Spesimen Uji Kadar Air JIS A 5908-2003 100 mm

200 mm 50 mm

15 mm 100 mm

3.4.3 Uji MOE dan MOR dengan JIS A 5908-2003

Spesimen yang akan diuji pada MOR dan MOE memiliki bentuk yang sama yaitu 5 x 20 cm dimana pertama dilakukan pengujian MOE terlebih dahulu yang dilakukan dengan perlakuan uji tiga titik tekuk (three point bend test). Selanjutnya dilakukan uji MOR hingga patah pada sampel yang sama dengan cara mengamati sifat kekukatan tarik (t) menggunakan alat tensometer. Secara praktis kekuatan tarik diartikan sebagai besarnya beban maksimum (Fmaks) yang dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan dibagi dengan luas penampang bahan. Gambar 3.10 menunjukkan sepsifikasi spesimen yang digunakan pada uji MOE dan MOR:

Gambar 3.10 Ukuran Dimensi Spesimen Uji MOE dan MOR JIS A 5908-2003

3.4.4 Uji Pengembangan Tebal dan Kekuatan Rekat dengan JIS A 5908-2003 Spesimen pengujian ini memiliki bentuk 50 x 50 mm. Pada uji pengembangan tebal dapat dilakukan dengan mengukur tebal dari sampel setelah direndam dalam air selama 24 jam. Sedangkan pada uji kekuatan rekat dilakukan dengan merekatkan pada dua buah median (balok aluminium) menggunakan perekat epoxy merk Araldite dan dibiarkan mengering selama selama 24 jam. Kedua median

ditarik lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum. Gambar 3.11

menunjukkan spesimen yang digunakan pada uji pengembangan tebal dan kekuatan rekat:

50 mm

200 mm

Gambar 3.11 Ukuran Dimensi Spesimen Uji Pengembangan Tebal dan Kekuatan Rekat JIS A 5908-2003

3.4.5 Uji Kekuatan Bentur (Impact Strength) dengan JIS A 5908-2003

Spesimen yang akan diuji mempunyai bentuk 10 x 5 cm. Pada pengujian bentur dilakukan mengikuti metoda Unnotched Izod. Gambar 3.12 menunjukkan sepsifikasi spesimen yang digunakan pada uji kekuatan bentur:

Gambar 3.12 Ukuran Dimensi Spesimen Uji Kekuatan Bentur JIS A 5908-2003

50 mm 50 mm

15 mm

100 mm 50 mm

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT KERANG TERHADAP KERAPATAN PAPAN PARTIKEL

Kerapatan merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan perbandingan antara massa benda terhadap volumenya atau banyaknya massa zat per satuan volume [58]. Pengujian kerapatan bertujuan melihat apakah massa produk berbanding lurus terhadap volume bahan yang digunakan.

Gambar 4.1 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Kerapatan Papan Partikel

Dari gambar 4.1 dapat dilihat nilai kerapatan papan partikel yang semakin meningkat yaitu dari 1,275 gram/cm3 sampai dengan 1,618 gram/cm3, dengan nilai kerapatan papan partikel murni (poliester tak jenuh) yaitu 1,167 gram/cm3. Dengan semakin bertambahnya komposisi pengisi serbuk kulit kerang dapat menyebabkan nilai kerapatan dari papan partikel menjadi meningkat. Hal ini disebabkan oleh adanya gaya interaksi secara fisis antara perekat dengan pengisi melalui rongga-rongga yang diisinya, sehingga akan meningkatkan kekompakan ikatan antar partikel karena ruang kosong yang terdapat didalam papan tersebut semakin kecil, dengan demikian kerapatan akan semakin meningkat [40]. Selain itu, hal ini juga disebabkan karena semakin tinggi komposisi pengisi serbuk kulit kerang maka akan menambah berat total dari papan yang dihasilkan pada volume yang sama. Hal ini sesuai dengan

1,167 1,275

1,344 1,490

1,544 1,551 1,618

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

0 10 20 30 40 50 60

K er ap at an ( gr /cm 3)

pernyataan Shmulsky dan Jones [41], bahwa kerapatan papan partikel dipengaruhi oleh kerapatan bahan baku, konsentrasi perekat serta bahan tambahan lainnya dalam pembuatan papan partikel.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa papan partikel yang dihasilkan termasuk dalam kategori kerapatan tinggi. Kategori ini disesuaikan dengan penggolongan menurut Tsoumis [42], yang membagi papan partikel menjadi papan partikel dengan kerapatan rendah (0,25 gr/cm3 – 0,40 gr/cm3), kerapatan sedang (0,40 gr/cm3 – 0,80 gr/cm3) dan kerapatan tinggi (0,80 gr/cm3 – 1,20 gr/cm3). Serta menurut Rajadunsyah [43], papan partikel di bagi menjadi tiga bagian, yaitu kerapatan rendah (< 0,4 gr/cm3), kerapatan sedang (0,4 – 0,8 gr/cm3 ), dan kerapatan tinggi (> 0,8 gr/cm3). Japanese Industrial Standards (JIS) A 5908-2003 untuk Papan Partikel, mensyaratkan nilai kerapatan papan partikel sebesar 0,40 – 0,90 gr/cm3. Jadi semua papan partikel yang dihasilkan telah melewati persyaratan yang di tetapkan.

4.2 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT KERANG TERHADAP KADAR AIR PAPAN PARTIKEL

Kadar air menunjukkan besarnya kandungan air di dalam suatu benda yang dinyatakan dalam persen. Tujuan pengujian kadar air papan partikel adalah untuk mengetahui jumlah air yang masih tertinggal di dalam rongga sel dan antar partikel selama proses pengerasan perekat dengan kempa panas [44].

Gambar 4.2 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Kadar Air Papan Partikel

Dari gambar 4.2 dapat dilihat nilai kadar air papan partikel yang semakin meningkat yaitu dari 0,2118 % sampai dengan 0,3235 %, dengan nilai kadar air papan partikel murni (poliester tak jenuh) yaitu 0,2041 %. Dengan semakin bertambahnya komposisi pengisi serbuk kulit kerang dapat menyebabkan nilai kadar air dari papan partikel menjadi meningkat. Hal ini disebabkan karena dengan penambahan komposisi pengisi, jumlah partikel pengisi akan lebih banyak sehingga lebih mudah menyerap air dikarenakan pengisi yang digunakan yaitu serbuk kulit kerang bersifat higroskopis, dengan demikian nilai kadar air akan meningkat.

Kadar air papan partikel juga dipengaruhi oleh kerapatan papan partikel. Papan partikel berkerapatan tinggi, memiliki susunan partikel yang rapat sehingga tidak banyak molekul-molekul air yang dapat mengisi rongga atau pori di antara jalinan partikel papan partikel tersebut [45]. Pada penelitian ini, papan partikel dengan kerapatan tertinggi 1,618 gram/cm3 malah memiliki kadar air yang tertinggi yaitu 0,3235 %. Hal ini disebabkan oleh penggunaan bahan pengisi serbuk kulit

0,2041 0,2118 0,2143 0,2152

0,2777 0,2838 0,3235

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

0 10 20 30 40 50 60

K ad ar Air (% )

kerang dengan ukuran partikel yang halus yaitu sebesar 49,7 µm (290 mesh) dapat meningkatkan kadar air papan partikel. Hal ini dikarenakan papan partikel yang menggunakan partikel yang halus dalam berat yang sama, memiliki jumlah partikel yang lebih banyak dibandingkan papan partikel yang menggunakan partikel kasar. Banyaknya jumlah partikel dapat mempengaruhi kemampuan papan menyerap air pada saat proses pengkondisian, oleh sebab itu kandungan air yang terdapat pada papan partikel menggunakan partikel halus lebih besar dibandingkan dengan papan partikel menggunakan partikel kasar [40]. Selain itu, peningkatan kadar air papan partikel juga dipengaruhi oleh komposisi dominan dari serbuk kulit kerang yaitu magnesium oksida (MgO) dan kalsium oksida (CaO) [13]. Magnesium oksida (MgO) dan kalsium oksida (CaO) bersifat sangat higroskopis, dan dapat menyerap air dengan cepat [46,47]. Kemampuan penyerapan air dari MgO dan CaO berasal dari perbedaan keelektronegatifan dari atom logam dengan atom oksigen. Atom oksigen merupakan atom yang memiliki elektronegatifan yang tinggi, sehingga mampu membentuk ikatan hidrogen dengan air. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Li et al [48], yang menunjukkan bahwa kerapatan papan partikel meningkat seiring dengan peningkatan kadar air bahan baku.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa papan partikel yang dihasilkan memiliki nilai kadar air yang sangat rendah yaitu berkisar diantara 0,20-0,33 %. Menurut Japanese Industrial Standards (JIS) A 5908-2003 untuk Papan Partikel, mensyaratkan nilai kadar air papan partikel < 14%. Dari hasil pengujian semua papan partikel yang dihasilkan telah memenuhi standar yang ditetapkan.

4.3 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT

KERANG TERHADAP PENGEMBANGAN TEBAL PAPAN

PARTIKEL

Pengembangan tebal bertujuan untuk mengetahui pertambahan tebal spesimen uji dalam persen terhadap tebal awalnya setelah contoh uji direndam dalam air pada suhu kamar selama 24 jam. Semakin tinggi nilai pengembangan tebal maka semakin rendah kestabilan bentuknya karena partikel-partikel air telah masuk kedalam volume papan.

Tabel 4.1 Data Hasil Analisis Pengembangan Tebal Selama 24 Jam

Perbandingan Komposisi (%wt) Pengembangan Tebal (%)

Murni 0

90 : 10 0

80 : 20 0

70 : 30 0

60 : 40 0

50 : 50 0

40 : 60 0

Dari tabel 4.1 terlihat tidak terjadinya pengembangan tebal papan partikel pada berbagai perbandingan komposisi ketika dilakukan perendaman dalam air selama 24 jam. Hal ini disebabkan oleh daya ikat yang kuat antara partikel kulit kerang dengan perekat poliester tak jenuh sehingga akan menghambat terjadinya pengembangan tebal pada papan partikel ketika dilakukan perendaman dalam air. Hal ini sesuai dengan pernyataan Blankenhorn et al [49], bahwa pengembangan tebal berhubungan erat dengan ikatan perekat dan bahan baku, semakin baik ikatan yang tercipta maka semakin kecil pengembangan tebalnya.

Pengembangan tebal juga berhubungan erat dengan kerapatan papan partikel. Papan partikel berkerapatan tinggi, memiliki susunan partikel yang rapat sehingga tidak banyak molekul-molekul air yang dapat mengisi rongga atau pori di antara jalinan partikel papan partikel tersebut [45]. Hal tersebut menyebabkan semakin berkurangnya kemampuan papan dalam menyerap air. Daya serap air seiring dengan pengembangan tebal papan yaitu dengan meningkatnya penyerapan air maka pengembangan tebal juga akan semakin meningkat karena terjadi peningkatan volume papan yang terisi oleh partikel-partikel air. Papan partikel dengan kekompakan partikel yang lebih tinggi akan memiliki pengembangan tebal yang

rendah terkait dengan kemampuan dalam menahan tegangan balik yang ditimbulkan terutama dalam arah tebal ketika papan direndam dalam air [50].

Dari hasil penelitian ini, jika dihubungkan antara kadar air dengan pengembangan tebal maka didapatkan nilai pengembangan tebal yang tidak berubah (konstan) seiring meningkatnya nilai kadar air. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Li et al [48], yang menyatakan bahwa peningkatan kadar air bahan akan menurunkan daya serap air papan partikel.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa papan partikel yang dihasilkan memiliki nilai pengembangan tebal yang sangat rendah yaitu dibawah 0,5 %. Menurut Japanese Industrial Standards (JIS) A 5908-2003 untuk Papan Partikel, mensyaratkan nilai pengembangan tebal papan partikel maksimum 12%. Dari hasil pengujian semua papan partikel yang dihasilkan telah memenuhi standar yang ditetapkan.

4.4 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT KERANG TERHADAP KETEGUHAN PATAH (MODULUS OF

RUPTURE) PAPAN PARTIKEL

Modulus of Rupture (MOR) atau keteguhan patah adalah sifat mekanik suatu bahan yang menunjukkan kuat lentur maksimum yang dapat diterima bahan sampai bahan mengalami rusak atau patah [51]. Tujuan pengujian MOR adalah untuk mengetahui seberapa besar kuat lentur maksimum papan partikel dapat menerima beban yang diberikan.

Gambar 4.3 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Keteguhan Patah (Modulus of Rupture) Papan Partikel

Dari gambar 4.3 dapat dilihat bahwa dengan penambahan pengisi serbuk kulit kerang, nilai MOR papan partikel berpengisi kulit kerang lebih tinggi dibandingkan dengan nilai MOR papan partikel murni (poliester tak jenuh). Hal ini dikarenakan papan partikel berpengisi kulit kerang mampu mendistribusikan beban yang diberikan ke seluruh bagian sehingga beban yang diberikan tidak bertumpu pada satu titik. Hal ini sesuai dengan pernyataan Wu et al [56], yang menyatakan bahwa penambahan pengisi dapat meningkatkan kekuatan mekanik komposit dikarenakan adanya interaksi anatara matriks dengan pengisi, interaksi ini mengakibatkan perpindahan stres yang lebih baik antara partikel pengisi dengan matriks. Selain itu penambahan pengisi kulit kerang dapat meningkatkan kekakuan papan partikel dikarenakan komposisi dominan dari kulit kerang yaitu magnesium oksida (MgO) dan kalsium oksida (CaO). Penambahan material yang kaku mampu meningkatkan

29,304 31,252 31,779

40,941 _{38,078 38,056}

30,939 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

0 10 20 30 40 50 60

M od u lu s of Rup tur e (M P a)

kekuatan Modulus of Rupture dari papan partikel tersebut. Hal ini sesuai dengan

pernyataan Deya’a et al [52], bahwa penggunaan magnesium oksida dapat

meningkatkan kekuatan mekanik dari komposit epoksi.

Dari gambar 4.3 tersebut dapat dilihat nilai MOR papan partikel berpengisi serbuk kulit kerang semakin meningkat seiring bertambahnya komposisi serbuk kulit kerang hingga mencapai nilai 40,94 MPa pada komposisi 30 %, namun mengalami penurunan pada komposisi 40 % sampai dengan 60 % hingga mencapai nilai 30,939 MPa, dengan nilai MOR papan partikel murni (poliester tak jenuh) yaitu 29,304 MPa. Hal ini dikarenakan ketika komposisi pengisi telah melewati suatu titik optimum, partikel pengisi akan mengalami aglomerasi membentuk suatu partikel yang lebih besar dan tidak merata sehingga menurunkan kekuatan komposit. _{Hal ini}

sesuai dengan pernyataan Rong et al [53], bahwa aglomerasi partikel dapat menurunkan kekuatan mekanik apabila penambahan pengisi yang terlalu banyak. Berdasarkan penelitian Veena et al [54] juga mengemukakan bahwa peningkatan filler content (%wt) yang telah melampaui batasnya dapat menurunkan kekuatan mekanik, hal ini dikarenakan penurunan interaksi pengisi dengan matriks yang disebabkan oleh efek aglomerasi partikel pengisi yang menyebabkan awal kerusakan/kegagalan.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa papan partikel yang dihasilkan memiliki nilai MOR yang tinggi yaitu berkisar diantara 29,3-40,9 MPa. Menurut Japanese Industrial Standards (JIS) A 5908-2003 untuk Papan Partikel, mensyaratkan nilai keteguhan patah (MOR) papan partikel minimal 80 Kgf/cm2 (7,84 MPa). Dari hasil pengujian semua papan partikel yang dihasilkan telah memenuhi standar yang ditetapkan.

4.5 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT KERANG TERHADAP KETEGUHAN LENTUR (MODULUS OF

ELASTICITY) PAPAN PARTIKEL

Keteguhan lentur atau Modulus lentur (Modulus of Elasticity) merupakan ukuran kemampuan material dalam menahan perubahan bentuk sampai pada batas proporsi yang menunjukkan sifat elastisitas bahan [55]. Tujuan analisa Modulus of Elasticity adalah untuk mengetahui seberapa besar beban yang dapat ditahan sebelum mengalami perubahan bentuk. Semakin tinggi nilai keteguhan lentur, maka semakin elastis papan tersebut.

Gambar 4.4 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Keteguhan Lentur (Modulus of Elasticty) Papan Partikel

Dari gambar 4.4 dapat dilihat bahwa dengan penambahan pengisi serbuk kulit kerang, nilai MOE papan partikel berpengisi kulit kerang lebih tinggi dibandingkan dengan nilai MOE papan partikel murni (poliester tak jenuh). Hal ini disebabkan oleh adanya gaya interaksi secara fisis antara perekat dengan pengisi melalui rongga-rongga yang diisinya, sehingga akan meningkatkan kekompakan ikatan antar partikel karena ruang kosong yang terdapat didalam papan tersebut semakin kecil dan akan mengurangi daerah void dikarenakan bila suatu papan partikel diberi beban maka daerah tegangan akan berpindah kedaerah void yang mengakibatkan penurunan keteguhan papan partikel tersebut. Selain itu penggunaan bahan pengisi serbuk kulit kerang dengan ukuran partikel yang halus yaitu sebesar 49,7 µm (290 mesh) dapat meningkatkan luas daerah kontak antar partikel sehinggga akan mengurangi daerah

105,687 124,498 128,809 180,457 169,282 159,654 117,931 0,000 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000

0 10 20 30 40 50 60

M od u lu s of E lasticit y (M P a)

void. Hal ini sesuai dengan pernyataan Mawardi [39], yang menyatakan bahwa semakin rapat dan semakin luasnya daerah kontak akan membuat pemakaian perekat menjadi lebih efektif yang akan menghasilkan kekuatan lentur papan yang baik.

Dari gambar 4.4 tersebut dapat dilihat nilai MOE papan partikel berpengisi serbuk kulit kerang semakin meningkat seiring bertambahnya komposisi serbuk kulit kerang hingga mencapai nilai 180,457 MPa pada komposisi 30 %, namun mengalami penurunan pada komposisi 40 % sampai dengan 60 % hingga mencapai nilai 117,931 MPa, dengan nilai MOE papan partikel murni (poliester tak jenuh) yaitu 105,687MPa. Hal ini menunjukkan bahwa adanya komposisi pengisi serbuk kulit kerang yang melebihi batas optimum, sehingga akan terkonsentrasi pada satu daerah dan membentuk gumpalan atau aglomerasi yang mengakibatkan kekuatan lenturnya menjadi menurun. Hal ini sesuai dengan penelitian Kang dan Chan [58] yang mengemukakan bahwa pada ukuran partikel tertentu dengan penambahan jumlah partikel pengisi dapat dengan mudah terjadi penggumpalan/aglomerasi dan sebenarnya jarak antar partikel menjadi lebih besar dari yang diharapkan sehingga mengakibatkan kekuatan mekanis menurun.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa papan partikel yang dihasilkan memiliki nilai MOE yang sangat rendah yaitu dibawah 180,5 MPa. Menurut Japanese Industrial Standards (JIS) A 5908-2003 untuk Papan Partikel, mensyaratkan nilai keteguhan lentur (MOE) papan partikel minimal 20.400 Kgf/cm2 (1999,20 MPa). Dari hasil pengujian semua papan partikel yang dihasilkan dari penelitian ini masih jauh dibawah standar yang ditetapkan. Rendahnya nilai MOE menunjukkan bahwa kemampuan papan partikel dalam menahan deformasi di bawah pengaruh beban masih rendah. Efek deformasi dapat diminimalkan apabila bahan bersifat elastis [50].

4.6 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT

KERANG TERHADAP KETEGUHAN REKAT INTERNAL

(INTERNAL BOND) PAPAN PARTIKEL

Analisa keteguhan rekat internal (Internal Bond / IB) bertujuan untuk menentukan besarnya nilai daya rekat atau kekuatan perekat dan ikatan antar bahan penyusun yang dipadukan untuk membentuk papan komposit.

Gambar 4.5 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) Papan Partikel

Dari gambar 4.5 dapat dilihat bahwa dengan penambahan pengisi serbuk kulit kerang, nilai IB papan partikel berpengisi kulit kerang lebih tinggi dibandingkan dengan nilai IB papan partikel murni (poliester tak jenuh). Hal ini disebabkan oleh adanya gaya interaksi secara fisis antara perekat dengan pengisi melalui rongga-rongga yang diisinya, sehingga akan meningkatkan daya rekat dan kekompakan ikatan antar partikel karena ruang kosong yang terdapat didalam papan tersebut semakin kecil.

Dari gambar 4.5 tersebut dapat dilihat nilai IB papan partikel berpengisi serbuk kulit kerang semakin meningkat seiring bertambahnya komposisi serbuk kulit kerang hingga mencapai nilai 13,605 MPa pada komposisi 30 %, namun mengalami penurunan pada komposisi 40 % sampai dengan 60 % hingga mencapai nilai 8,080 MPa, dengan nilai IB papan partikel murni (poliester tak jenuh) yaitu 11,768 MPa. Hal ini disebabkan oleh adanya keterkaitan IB dengan ukuran partikel dan berhubungan juga dengan kerapatannya. Semakin kecil ukuran partikel, kerapatan

11,768 11,670 11,874

13,605 13,030 9,479 8,080 0 2 4 6 8 10 12 14 16

0 10 20 30 40 50 60

K ek u at an K u at Re k at In te rn al (M P a)

papan yang dihasilkan akan semakin tinggi dan akan meningkatkan IB. Pada kondisi tersebut kontak antar partikel meningkat sehingga jumlah volume ruang kosong antar partikel menurun dan ukuran volume ruang kosong yang terbentuk juga lebih kecil [50]. Kerapatan partikel yang terlalu tinggi mengakibatkan kontak antar partikel menjadi tidak seragam dan kurang intensif pada saat proses pengempaan sehingga pembentukan ikatan yang lebih kuat antara komponen menjadi berkurang [57]. Hal ini juga sesuai dengan nilai kerapatan yang diperoleh, dimana nilai kerapatan yang tertinggi menghasilkan nilai keteguhan rekat internal yang rendah. Selain itu penggunaan ukuran partikel yang kecil (49,7 µm) dengan penambahan jumlah pengisi dapat menyebabkan terjadinya aglomerasi. Hal ini juga didukung oleh penelitian Hagstrand et al [59], yang mengemukakan bahwa aglomerasi dapat dengan mudah terjadi karena partikel yang lebih kecil dengan peningkatan jumlah partikel pengisi, dimana kehadiran aglomerasi pada komposit secara jelas memperburuk sifat mekaniknya.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa papan partikel yang dihasilkan memiliki nilai IB tinggi yaitu berkisar diantara 8,1-13,6 MPa. Menurut Japanese Industrial Standards (JIS) A 5908-2003 untuk Papan Partikel, mensyaratkan nilai keteguhan rekat internal papan partikel minimal 1,5 Kgf/cm2 (0,147 MPa). Dari hasil pengujian semua papan partikel yang dihasilkan telah memenuhi standar yang ditetapkan

4.7 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT KERANG TERHADAP KEKUATAN BENTUR (IMPACT STRENGTH) PAPAN PARTIKEL

Kekuatan bentur merupakan suatu kriteria untuk mengetahui kegetasan atau kuatnya suatu material. Pengujian kekuatan bentur bertujuan untuk mengetahui seberapa besar energi yang dibutuhkan untuk mematahkan material melalui benturan pada permukaan.

Gambar 4.6 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Kuat Bentur (Impact Strength) Papan Partikel

Dari gambar 4.6 dapat dilihat bahwa dengan penambahan pengisi serbuk kulit kerang, nilai kuat bentur papan partikel berpengisi kulit kerang lebih tinggi dibandingkan dengan nilai kuat bentur papan partikel murni (poliester tak jenuh). Hal ini disebabkan oleh adanya gaya interaksi secara fisis antara perekat dengan pengisi melalui rongga-rongga yang diisinya, sehingga akan meningkatkan kekompakan ikatan antar partikel karena ruang kosong yang terdapat didalam papan tersebut semakin kecil dan akan mengurangi daerah void dikarenakan bila suatu papan partikel diberi beban maka daerah tegangan akan berpindah kedaerah void yang mengakibatkan penurunan keteguhan papan partikel tersebut. Selain itu penambahan pengisi kulit kerang dapat meningkatkan kekakuan papan partikel dikarenakan komposisi dominan dari kulit kerang yaitu magnesium oksida (MgO) dan kalsium oksida (CaO). Penambahan material yang kaku mampu meningkatkan kekuatan bentur dari papan partikel tersebut. Hal ini sesuai dengan pernyataan Deya’a et al

6168,50 6726,37 7455,50 10236,20 10224,73 9038,03 6583,77 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

0 10 20 30 40 50 60

K ek u at an B en tur (J/m m 2 )

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Struktur Kimia Poliester Tak Jenuh 11 Gambar 2.2 Gambar Komposit Arah Penguatan Isotropik 13 Gambar 2.3 Gambar Komposit Arah Penguatan Anisotropik 14

Gambar 2.4 Kelas Komposit 15

Gambar 2.5 Gambar Kerang Darah dan Serbuk Kulit Kerang Darah 16

Gambar 2.6 Gambaran Umum Uji MOE dan MOR 20

Gambar 2.7 Pengujian Internal Bond 22

Gambar 2.8 Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod 23

Gambar 2.9 Skema Pengujian Impak 23

Gambar 3.1 Gambar Flowchart Prosedur Penyediaan Matriks Papan Partikel

27

Gambar 3.2 Gambar Flowchart Prosedur Penyediaan Pengisi Papan Partikel

28 Gambar 3.3 Gambar Flowchart Prosedur Pembuatan Papan Partikel 29 Gambar 3.4 Gambar Sketch Cetakan Pengujian Papan Partikel 30

Gambar 3.5 Gambar Compression Molding 31

Gambar 3.6 Gambar Alat Uji MOR dan MOE 31

Gambar 3.7 Gambar Alat Uji Kuat Impak 31

Gambar 3.8 Ukuran Dimensi Spesimen Uji Kerapatan JIS A 5908-2003

32

Gambar 3.9 Ukuran Dimensi Spesimen Uji Kadar Air JIS A 5908-2003

32

Gambar 3.10 Ukuran Dimensi Spesimen Uji MOE dan MOR JIS A 5908-2003

33

Gambar 3.11 Ukuran Dimensi Spesimen Uji Pengembangan Tebal dan Kekuatan Rekat JIS A 5908-2003

34

Gambar 3.12 Ukuran Dimensi Spesimen Uji Kekuatan Bentur JIS A 5908-2003

34

xiv

Kerang Terhadap Kerapatan Papan Partikel

Gambar 4.2 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Kadar Air Papan Partikel

37

Gambar 4.3 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Keteguhan Patah (Modulus of Rupture) Papan Partikel

41

Gambar 4.4 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Keteguhan Lentur (Modulus of

Elasticity) Papan Partikel

41

Gambar 4.5 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Keteguhan Rekat Internal (Internal

Bond) Papan Partikel

43

Gambar 4.6 Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Kekuatan Bentur (Impact Strength) Papan Partikel

45

Gambar C.1 Matriks Poliester Tak Jenuh 62

Gambar C.2 Pengisi Serbuk Kulit Kerang Darah 62

Gambar C.3 Bahan Pengeras Gypsum 63

Gambar C.4 Proses Pembuatan Papan Partikel 63

Gambar C.5 Proses Pencetakan Papan Partikel 64

Gambar C.6 Produk Papan Partikel 65

Gambar C.7 Alat Uji Kuat Rekat Internal (Internal Bond) 65 Gambar C.8 Alat Uji MOR dan MOE (Modulus of Rapture dan

Modulus of Elasticity)

66

Gambar C.9 Alat Uji Bentur 66

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu yang Menggunakan Bahan Kulit

Kerang Darah

3

Tabel 2.1 Spesifikasi Resin Poliester Tak Jenuh Yukalac BQTN 157

11

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Serbuk Kulit Kerang 17

Tabel 3.1 Sifat Fisika dan Kimia Poliester 25

Tabel 3.2 Sifat Fisika dan Kimia MEKPO 25

Tabel 4.1 Hasil Analisa Pengembangan Tebal Selama 24 Jam 39

Tabel A.1 Data Hasil Densitas (Density) 57

Tabel A.2 Data Hasil Kadar Air (Moisture Content) 57

Tabel A.3 Data Hasil Pengembangan Tebal 57

Tabel A.4 Data Hasil Modulus of Rapture (MOR) & Modulus of

Elasticity (MOE)

58

Tabel A.5 Data Hasil Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond/IB) 58 Tabel A.6 Data Hasil Analisis Kekuatan Bentur (Impact Strength) 59

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran A Data Penelitian 57

A.1. Data Hasil Densitas (Density) 57

A.2. Data Hasil Kadar Air (Moisture Content) 57

A.3. Data Hasil Pengembangan Tebal 57

A.4. Data Hasil Modulus of Rapture (MOR) & Modulus of

Elasticity (MOE)

58

A.5. Data Hasil Keteguhan Rekat Internal (Internal

Bond/IB)

58

A.6. Data Hasil Analisis Kekuatan Bentur (Impact

Strength)

59

Lampiran B Contoh Perhitungan 60

B.1 Contoh Perhitungan Fraksi Massa Bahan Baku 60 B.2 Perhitungan Kadar Air Papan Partikel 60 B.3 Perhitungan Pengembangan Tebal Papan Partikel 61

B.4 Perhitungan Densitas 61

Lampiran C Dokumentasi Penelitian 62

C.1. Matriks Poliester Tak Jenuh 62

C.2. Pengisi Serbuk Kulit Kerang Darah 62

C.3. Proses Pembuatan Papan Partikel 63

C.4. Proses Pencetakan Papan Partikel 63

C.5. Produk Papan Partikel 64

C.6. Alat Uji Kuat Rekat Internal (Internal Bond) 65 C.7. Alat Uji MOR dan MOE (Modulus of Rapture dan

Modulus of Elasticity)

65

C.8. Alat Uji Bentur 66

DAFTAR SINGKATAN

MEKPO Methyl Etil Keton Peroksida

MOR Modulus of Rupture

MOE Modulus of Elasticity

FTIR Fourier Transform Infra-Red

JIS Japanese Industrial Standard

IB Internal Bond

xviii

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

BA Berat awal (udara kering) gr

BKO Beerat kering oven gr

∆P Beban kgf

L Jarak sangga cm

∆y Perubahan defleksi cm

b Lebar cm

h Tebal cm

t1 Tebal bahan sebelum perendaman cm

t2 Tebal bahan setelah perendaman cm

A Luas permukaan benda cm2

E Modulus young MPa

ρ Densitas gr/cm2

σ Tegangan N/mm2