Analisis Visual Spesimen Perbandingan Kekuatan Campuran Polypropylene + Polyethylene

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