BAB IV DATA DAN ANALISA
4.1. Analisis Visual Spesimen
Pada penelitian ini, spesimen yang dihasilkan berbentuk film tipis dengan ketebalan 2 mm dan dibentuk sesuai dengan ASTM D638 Type IV. Tampilan film
bahan Polipropilen PP : PolietilenaPE : dengan komposisi 80 : 20 F1, 70: 30 F2, dan 60 :40 F3 dengan variasi temperatur pada internal
mixer 160
o
C, 165
o
C, 170
o
C, 175
o
C, 180
o
C dapat dilihat seperti pada lampiran 1. Dari gambar yang terdapat pada lampiran 1, dapat dilihat bahwa spesimen
antara masing – masing komposisi tidak terdapat perbedaan warna yang berarti walaupun komposisi campuran dan juga temperatur pada proses pencampuran
yang diberikan pada saat pencetakan berbeda. Selanjutnya film spesimen ini dilakukan uji mekanik yaitu Uji TarikUji Kemuluran. Dari pengujian tarik ini
nantinya akan diketahui berapa kekuatan spesimen, pertambahan panjang elongasi, dan modulus elastisitas E spesimen.
4.2. Hasil Uji Mekanik Spesimen
Terdapat 45 spesimen yang telah diuji kekuatan tariknya yang terdiri dari variasi temperatur yaitu 160
o
C, 165
o
C, 170
o
C, 175
o
C, dan 180
o
C. Begitu juga dengan variasi komposisi PP : PE, yaitu 80 : 20, 70 : 30, dan
60 :40. Data lengkap hasil Uji TarikUji Mulur spesimen ditunjukkan pada tabel 4.1.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.1 Data hasil uji tarikuji mulur spesimen ASTM D638 type IV
Temperatur
o
C Sampel
PP : PE Tebal
mm Lebar
mm Luas
A
o
mm
2
Tegangan kg.f
Regangan mmmin
160
o
C F
1
2,05 6,15
12,60 40,51
6,95 b
2,15 6,05
12,40 39,93
8,13 c
2,10 6,05
12,70 44,66
8,93 F
2
2,05 5,90
12,09 40,99
7,98 b
2,05 6,05
12,40 32,26
9,34 c
2,00 6,15
12,30 28,81
18,19 F
3
2,05 6,10
12,50 36,97
9,99 b
2,10 5,85
12,28 32,44
9,87 c
2,25 6,15
13,83 33,64
9,43
165
o
C F
1
2,05 6,05
12,40 46,08
10,61 b
2,10 6,10
12,81 43,47
12,75 c
2,05 6,10
12,50 39,22
8,94 F
2
2,10 6,10
12,81 44,83
10,27 b
2,20 6,10
13,42 42,67
8,02 c
2,05 6,15
12,60 40,95
8,22 F
3
2,10 6,15
12,91 43,58
9,43 b
2,05 6,10
12,50 40,58
10,04 c
2,10 6,15
12,70 46,42
11,92
170
o
C F
1
2,00 6,05
12,10 43,50
8,34 b
2,05 6,10
12,50 44,69
10,62 c
2,00 6,10
12,20 44,46
13,12 F
2
2,05 5,80
11,89 44,81
9,29 b
2,10 5,90
12,39 40,87
7,09 c
2,05 5,90
12,09 38,56
12,14 F
3
2,05 5,90
12,09 36,77
13,58 b
2,00 5,95
11,90 38,00
11,52 c
2,00 5,95
11,90 35,86
10,31 F
1
2,30 6,15
14,14 51,67
9,68
Universitas Sumatera Utara
175
o
C b
2,10 5,90
12,39 53,45
17,91 c
2,20 5,90
12,98 48,62
10,28 F
2
2,05 6,00
12,30 36,73
8,28 b
2,00 6,10
12,20 45,49
8,45 c
2,20 6,10
12,50 45,68
10,00 F
3
2,00 6,10
12,20 40,85
7,50 b
2,00 5,85
11,70 40,35
10,97 c
2,00 5,95
11,90 39,24
9,46
180
o
C F
1
2,00 5,95
11,90 48,81
10,95 b
2,00 5,90
11,80 47,19
8,49 c
2,00 5,95
11,80 48,43
14,08 F
2
2,00 6,20
12,40 38,35
8,85 b
2,00 5,85
11,70 43,02
8,35 c
2,00 5,95
11,90 41,34
8,56 F
3
2,00 5,95
11,90 43,22
7,75 b
2,00 5,80
11,60 43,94
9,33 c
2,05 6,10
12,50 40,98
9,42
4.2.1. Suhu 160
o
C • 80 PP : 20 PE Spesimen a
Berdasarkan tabel 4.1, maka kekuatan tarik, kemuluran, dan modulus elastis spesimen dapat dicari berdasarkan perhitungan sebagai berikut:
1 kgf=9,807N. Luas penampang awal Ao 80 PP : 20 PE Spesimen a
adalah : Ao
= 2,05 mm x 6,15 mm = 12,60 mm
2
Universitas Sumatera Utara
F
maks
= 40,51 x 9,807 N = 397,281 N
Maka kekuatan tarik σ
maks
stress spesimen adalah :
Kemuluran ϵ merupakan perbandingan antara pertambahan panjang ΔL dengan
panjang mula – mula Lo dimana panjang mula – mula spesimen 65 mm dan pertambahan panjang spesimen 6,95 mm maka diperoleh :
Modulus elastis E merupakan konstanta dari perbandingan lurus antara tegangan dan regangan. Besarnya modulus ini sama dengan angka kemiringan dari kurva
tegangan – regangan yang berupa garis lurus pada bagian yang dekat ke titik 0.
Untuk perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada lampiran 3, dan hasilnya terdapat pada tabel 4.2
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.2. Sifat Mekanik Spesimen
Temperatur
o
C Sampel
PP : PE Kekuatan tarik
MPa Kemuluran
Modulus Elastis
MPa
160
o
C F
1
31,53 10,69
294,94 b
31,58 12,50
252,64
c 34,48
13,75 250,76
F
2
33,24 12,27
270,98 b
25,51 14,36
177,67 c
22,97 27,98
82,09 F
3
29,00 15,36
188,80 b
25,90 15,18
170,06 c
23,85 14,50
164,48
165
o
C F
1
36,44 16,32
223,28
b 33,27
19,61 169,65
c 30,77
13,75 223,78
F
2
34,32 15,80
217,21 b
31,51 12,33
255,56 c
31,87 12,64
252,15 F
3
33,10 14,50
228,31 b
31,83 15,44
206,20 c
35,84 18,33
195,55
170
o
C F
1
35,25 12,83
274,79 b
35,06 16,33
214,70 c
35,73 20,18
177,10 F
2
36,95 14,29
258,64
b 32,34
10,90 296,78
c 31,27
18,67 167,33
F
3
27,95 20,89
133,81 b
31,31 17,72
176,72 c
29,55 15,86
186,33 F
1
35,83 14,89
240,63
Universitas Sumatera Utara
175
o
C b
42,30 27,55
153,56
c 36,73
15,81 232,35
F
2
29,28 12,73
230,05 b
36,56 13,00
281,28 c
35,83 15,38
232,96 F
3
32,83 11,53
284,79 b
33,82 16,87
200,48 c
32,33 14,55
222,25
180
o
C F
1
40,22 16,84
238,86 b
39,21 13,06
300,30
c 40,25
21,66 185,82
F
2
30,33 13,61
222,85 b
36,05 12,84
c 34,06
13,16 258,88
F
3
35,61 11,92
298,81 b
37,14 14,35
258,87 c
32,15 14,49
221,88
Gambar spesimen setelah dilakukan pengujian tarik dapat kita lihat pada lampiran 2.
Dari hasil perhitungan uji tarik yang telah dilakukan, maka diperoleh 5 sampel yang memiliki kondisi optimum, yaitu :
1. Temperatur 160
o
C, dengan komposisi PP80 : PE20 spesimen c. 2. Temperatur 165
o
C, dengan komposisi PP 80 : PE 20 spesimen a 3. Temperatur 170
o
C, dengan komposisi PP 70 : PE 30 spesimen a 4. Temperatur 175
o
C, dengan komposisi PP 80 : PE 20 spesimen b 5. Temperatur 180
o
C, dengan komposisi PP 80 : PE 20 spesimen c
Universitas Sumatera Utara
Kurva tegangan – regangan spesimen pada kondisi optimum setelah pengujian tarik ditunjukkan seperti pada gambar berikut :
Gambar 4.1 Kurva Tegangan – Regangan Kondisi Optimum pada 80 PP : 20 PE 160
o
C spesimen c
Keterangan gambar 4.1 : a. Titik puncak ultimate strenght
b. Titik batas Elastis – Plastis yield point c. Titik regangan
Penjelasan gambar 4.1 : Gambar 4.1 merupakan gambar dari kurva hasil pengujian tarik Kondisi
optimum pada 80 PP : 20 PE 160
o
C spesimen c yang sudah dilakukan pengujian. Dimulai dari titik nol yang merupakan awal dari penarikan spesimen,
pergerakan garis menuju keatas σ menunjukkan kenaikan tegangan, sedangkan
pergerakan garis menuju kekanan ε menunjukkan kenaikan regangan. Dengan
kecepatan tarik 20 mmmin dan beban 100 kgf garis bergerak perlahan dari titik
Tegangan σ
Regangan ε
34,40
13,75
a
c b
Universitas Sumatera Utara
nol menuju titik puncak tegangan setelah melewati titik yield point yang merupakan titik batas plastis – elastis. Sampai dititik ultimate strength yang
merupakan titik puncak dan diketahui teganagan 34,40 Mpa yang kemudian garis pada kurva turun secara vertikal kebawah sehingga membentuk garis tegak lurus
yang artinya spesimen yang diuji putus dengan regangan 13,70 , Jika dibandingkan dengan kurva tegangan – regangan polimer termoplastik
tentang sifat material dari kurva tegangan regangan polimer thermoplastik Wirjosentono B, 1995, diketahui bahwa spesimen yang dihasilkan adalah jenis
spesimen yang keras dan rapuh.
Gambar 4.2 Kurva Tegangan – Regangan Kondisi Optimum pada 80 PP : 20 PE 165
o
C spesimen a
Tegangan σ
Regangan ε
b c
a
36,44
16,32
Universitas Sumatera Utara
Keterangan gambar 4.2 : a. Titik puncak ultimate strenght
b. Titik batas Elastis – Plastis yield point c. Titik regangan
Penjelasan gambar 4.2 : Dengan kecepatan tarik 20 mmmin dan beban 100 kgf garis bergerak
perlahan dari titik nol menuju titik puncak tegangan setelah melewati titik yield point yang merupakan titik batas plastis – elastis. Sampai dititik ultimate strength
yang merupakan titik puncak dan diketahui teganagan 36,44 Mpa yang kemudian garis pada kurva turun secara vertikal kebawah sehingga membentuk garis tegak
lurus yang artinya spesimen yang diuji putus dengan regangan 16,32 , Jika dibandingkan dengan kurva tegangan – regangan polimer termoplastik
tentang sifat material dari kurva tegangan regangan polimer thermoplastik Wirjosentono B, 1995, diketahui bahwa spesimen yang dihasilkan adalah jenis
spesimen yang keras dan rapuh.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3 Kurva Tegangan – Regangan Kondisi Optimum pada 70 PP : 30 PE 170
o
C spesimen a
Keterangan gambar 4.3 : a. Titik puncak ultimate strenght
b. Titik batas Elastis – Plastis yield point c. Titik regangan
Penjelasan gambar 4.3 : Sama hal nya dengan kurva tegangan – regangan yang sebelum nya
dibahas, dimulai dari titik nol, garis bergerak melewati titik yield point yang merupakan titik batas plastis – elastis dengan kecepatan 20 mmmin dan beban
Tegangan σ
Regangan ε
a
c b
14,29 36,95
Universitas Sumatera Utara
100 kgf menuju puncak dengan kenaikan tegangan yang konstan hingga sampai dititik ultimate strength yang merupakan titik puncak dengan teganagan 36,95
Mpa yang kemudian garis pada kurva turun secara vertikal kebawah sehingga membentuk garis tegak lurus yang artinya spesimen yang diuji putus dengan
regangan 14,29 ,
Gambar 4.4 Kurva Tegangan – Regangan Kondisi Optimum pada 80 PP : 20 PE 175
o
C spesimen b
Keterangan gambar 4.4 : a. Titik puncak ultimate strenght
b. Titik batas Elastis – Plastis yield point c. Titik regangan
Penjelasan gambar 4.4 :
Regangan ε
Tegangan σ
27,55 42,30
c a
b
Universitas Sumatera Utara
Pada kurva tegangan – regangan gambar 4.3, jika dibandingkan dengan kurva tegangan – regangan polimer termoplastik tentang sifat material dari kurva
tegangan regangan polimer thermoplastik Wirjosentono B, 1995, diketahui bahwa spesimen yang dihasilkan adalah jenis spesimen yang keras dan rapuh.
Sama seperti kurva tegangan – regangan pada pengujian tarik spesimen sebelumnya, garis bergerak dari titik nol yang merupakan awal proses pengujian
bergerak menuju titik ultimate strenght dengan tegangan 42,30 Mpa yang terkebih dahulu melalui titik yield point yang merupakan titik batas plastis – elastis dengan
kecepatan 20 mmmmin dan beban 100 kgf dan kemudian turun secara vertikal yang artinya putus dengan regangan 27,55 . Pengujian ini adalah yang paling
optimal.
Gambar 4.5 Kurva Tegangan – Regangan Kondisi Optimum pada 80 PP : 20 PE 180
o
C spesimen c
Regangan ε
21,66 40,25
Tegangan σ
c a
b
Universitas Sumatera Utara
Keterangan gambar 4.5 : a. Titik puncak ultimate strenght
b. Titik batas Elastis – Plastis yield point c. Titik regangan
Penjelasan gambar 4.5 : Hampir tidak ada perbedaan yang begitu berarti dengan kurva tegangan –
regangan telah dibahas sebelumnya, proses awal hingga akhir dengan tegangan 40,25 dan regangan 21,66
Dari kurva tegangan – regangan kelima spesimen pada kondisi optimum menunjukkan tidak ada perbedaan bentuk. Hal ini disebabkan karena bahan
bakunya sama, yang membedakan hanya komposisinya dan temperatur mixernya saja. Jika dibandingkan dengan kurva tegangan – regangan polimer termoplastik
diperoleh bahwa spesimen yang dihasilkan adalah jenis spesimen yang keras dan rapuh Wirjosentono B, 1995.
Gambar 4.6 Sifat Material dari Kurva Tegangan Regangan Polimer Thermoplastik Wirjosentono, B., 1995
]
Universitas Sumatera Utara
4.3 Perbandingan Kekuatan Campuran Polypropylene + Polyethylene
dengan Polypropylene Murni dan Polyethylene Murni
Dalam penelitian ini juga dilakukan pengujian kekuatan tarik terhadap spesimen polypropylene murni 100 dan polyethylene murni 100. Spesimen
dicetak sesuai dengan titik leleh masing-masing. Dimana polypropylene pada suhu 165
o
C dan polyethylene pada suhu 135
o
C. Berikut ini adalah gambar polypropylene murni dan polyethylene murni.
Gambar 4.7 Film Spesimen polypropylene murni
Gambar 4.8 Film Spesimen polyethylene murni
Universitas Sumatera Utara
Hasil Uji Mekanik
Berikut ini adalah tabel dan gambar hasil pengujian tarik film spesimen dari polypropylene murni 100 dan polyethylene murni 100.
Tabel 4.3 Data Hasil Uji Tarik Film Spesimen
Sampel Jumlah
Tebal mm
Lebar mm
Luas A
o
mm
2
Beban saat putus
kg.f Regangan
mmmin
Polypropylene 100
165
o
C a
2,15 6,10
13,115 55,90
24,06 b
2,10 5,90
12,39 56,75
23,72 c
2,10 6,05
12,705 55,35
24,12 Polyethylene
100 135
o
C a
2,05 5,95
12,197 38,67
199,82 b
2,10 6,15
12,915 37,95
200,03 c
2,05 6,00
12,30 38,58
199,93
Perhitungan untuk pengujian tarik film spesimen dari polypropylene murni 100 dan polyethylene murni 100 dapat kita lihat pada lampiran 3 dan
hasilnya terdapat tabel 4.4:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Sifat Mekanik
Sampel Jumlah
Kekuatan Tarik
MPa Kemuluran
Modulus Elastisitas
MPa
Polypropylene 100
165
o
C a
41,8 31,015
112,92
b 44,92
36,49 123,102
c 42,724
37,10 115,16
Polyethylene 100
135
o
C
a 31,09
307,41 10,113
b 28,81
307,73 9,362
c 30,76
307,58 10,0
Gambar spesimen setelah dilakukan pengujian tarik pada kondisi optimum seperti terlihat pada gambar
Gambar 4.9 PP 100 pada spesimen b
Gambar 4.10 PE 100 pada spesimen a
Universitas Sumatera Utara
Dari hasil perhitungan uji tarik yang telah dilakukan, maka diperoleh sampel yang memiliki kondisi optimum, yaitu :
1. Sampel PP 100 spesimen b
2. Sampel PE 100 spesimen a
Kurva tegangan – regangan spesimen pada kondisi optimum setelah pengujian tarik ditunjukkan seperti pada gambar berikut :
Gambar 4.11 Kurva Tegangan – Regangan kondisi optimum pada PP 100 murni spesimen b
Tegangan
σ
Regangan
ε
44,92
36,49
a b
c
Universitas Sumatera Utara
Keterangan gambar 4.11 : a.
Titik batas elastis – plastis yield point b.
Titik puncak ultimate strength c.
Titik batas regangan
Gambar 4.11 merupakan gambar dari kurva hasil pengujian tarik 100 PP murni temperatur 165
o
C spesimen b yang sudah dilakukan pengujian. Diketahui nilai tegangannya tinggi yaitu 44,92 MPa dan nilai regangannya rendah yaitu
36,49 . Kurva ini hanyalah sebagai perbandingan terhadap kurva yang mengalami pencampuran. Kurva ini termasuk kurva keras dan rapuh menurut
Wirjosentono B, 1995.
Gambar 4.12 Kurva Tegangan – Regangan kondisi optimum pada PE 100 murni spesimen a
Regangan
ε
Tegangan
σ
31,09
307,41
a b
c
Universitas Sumatera Utara
Keterangan gambar 4.12 : a.
Titik batas elastis – plastis yield point b.
Titik puncak ultimate strength c.
Titik batas regangan
Gambar 4.12 merupakan gambar dari kurva hasil pengujian tarik 100 PE murni temperatur 135
o
C spesimen a yang sudah dilakukan pengujian. Diketahui nilai tegangannya rendah yaitu 31,09 MPa dan nilai regangannya sangat tinggi
yaitu 307,41 . Kurva ini hanyalah sebagai perbandingan terhadap kurva yang mengalami pencampuran. Kurva ini termasuk kurva keras dan kuat menurut
Wirjosentono B, 1995.
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Setelah dilakukan penelitian, pengujian dan analisis terhadap bahan spesimen campuran polypropilene dan polyethylene, maka dapat disimpulkan untuk keadaan
optimum bahwa : 1.
Dihasilkan spesimen baru antara campuran polypropilene dan polyethylene 2.
Dari hasil perhitungan uji tarik pencampuran polypropilene dan polyethylene, diperoleh 5 sampel yang memiliki kondisi optimum :
• Campuran pada suhu 160
o
C Komposisi
= PP 80 : PE 20 spesimen c. σ
maks
= 34,48 MPa ε
= 13,75 E
= 250,76 MPa • Campuran pada suhu 165
o
C
Komposisi = PP 80 : PE 20 spesimen a
σ
maks
= 36,44 MPa ε
= 16,32 E
= 223,28 MPa • Campuran pada suhu 170
o
C
Komposisi = PP 70 : PE 30 spesimen a
σ
maks
= 36,95 MPa
Universitas Sumatera Utara