Pengujian Sifat Mekanik

C. Pengujian Sifat Mekanik

1. Kekuatan Tarik (TS)

Pengujian kekuatan tarik (TS) pada geobiokomposit dilakukan menggunakan Universal Testing Mechine (UTM). Hasil pengujian kekuatan tarik formula geobiokomposit selanjutnya dibandingkan dengan formula biokomposit sebelum ditambah dengan clay. Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh serat dan clay pada kekuatan mekanik geobiokomposit. Semakin kuat geobiokomposit, maka kekuatan tariknya semakin besar. Kondisi optimum geobiokomposit ditentukan dari besarnya kekuatan tarik yang dihasilkan serta masih berada dalam koridor termoplastis.

Serat alam yang digunakan sebagai filler dalam biokomposit dapat berfungsi sebagai penguat (Taj, S., et al ; 2007). Tetapi pada suatu saat jika sudah melewati kondisi optimum, penambahan serat yang berlebih akan membuat biokomposit menjadi rapuh sehingga mengakibatkan terjadinya penurunan nilai kekuatan tarik biokomposit (Kim, et al ; 2005). Oleh karena itu pada penelitian ini dipergunakan rasio LPP/STKS 8/2 yang merupakan kondisi optimum berdasarkan penelitian Suharty, et al (2007). Lempung atau clay disamping berfungsi sebagai senyawa penghambat bakar, juga dapat berfungsi sebagai penguat komposit. Seperti penelitian yang telah dilakukan Cunyue, et al (2002) yang mensintesis PE/MMt dengan metode in situ kopolimerisasi, melaporkan bahwa peningkatan konsentrasi clay meningkatkan kekuatan mekaniknya. Lee, et al (2008) juga melaporkan hal serupa, bahwa peningkatan persentase clay dapat meningkatkan kekuatan tarik sampai 20 kali (pada penambahan 20% clay). Berikut adalah grafik kekuatan tarik (TS) geobiokomposit FII dan FIII.

commit to user

Gambar 26. Grafik Pengaruh % Clay Terhadap Kekuatan Tarik Formula FII

(LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent) dan Formula FIII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt)

Dari penelitian, diperoleh nilai kekuatan tarik untuk FI (LPP/DVB/LPP-g- AA/STKS) adalah 31,11 Mpa. Berdasarkan grafik kekuatan tarik (TS) diatas, dapat diketahui bahwa terjadi peningkatan kekuatan tarik geobiokomposit pada penambahan konsentrasi 10% dan 20% clay. Hal ini kemungkinan disebabkan karena persebaran partikel clay yang merata pada geobiokomposit. Distribusi partikel yang merata memberikan luas permukaan yang besar sehingga terjadi interaksi yang baik antara clay dan matrik polimer (Chow, W.S., et al ; 2003). Sedangkan pada penambahan 30% dan 40% clay terjadi penurunan kekuatan mekanik. Hal ini kemungkinan disebabkan berkurangnya interaksi antara polimer dan clay (Sudhakara, P., et al ; 2011 dan Sarkar, M., et al; 2007). Selain itu, clay sendiri merupakan material yang memiliki kekakuan yang tinggi sehingga konsentrasi clay yang berlebih akan mengakibatkan sifat dominan pada geobiokomposit sehingga menjadi getas (Kusmono, 2010). Kondisi optimum diperoleh pada penambahan 20% clay. Pada penambahan 20% bentonit, kekuatan tarik meningkat 13,49% dibandingkan dengan Formula I, sedangkan pada penambahan 20% montmorillonit, kekuatan tarik meningkat 18,76%.

commit to user

2. Modulus Young (E)

Pada Gambar 27 dapat dilihat pengaruh penambahan clay terhadap Modulus Young. Terlihat bahwa penambahan konsentrasi clay kedalam

biokomposit meningkatkan nilai Modulus Young. Dari penelitian, diperoleh nilai Modulus Young untuk FI (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS) adalah 86,12 MPa. Setelah dilakukan penambahan 10% clay bentonit, nilai modulus meningkat 10,49%, sedangkan pada penambahan 10% montmorillonit nilai modulus meningkat 13,96% dibandingkan nilai FI. Kenaikan optimum Modulus Young diperoleh pada penambahan 40% clay. Pada bentonit mencapai 30,46% sedangkan pada montmorillonit meningkat 32,28%. Hal ini sesuai dengan yang dilaporkan oleh Chow, W.S, et al (2003) bahwa Modulus Young meningkat seiring dengan penambahan jumlah clay. Barleany, D.R., et al (2011) juga melaporkan hal serupa, bahwa semakin banyak clay yang ditambahkan maka semakin tinggi nilai modulusnya. Hal ini berarti bahwa adanya clay telah meningkatkan kekakuan polimer. Peningkatan kekakuan ini disebabkan karena clay sendiri merupakan material yang memiliki kekakuan yang tinggi (Kusmono, 2010). Grafik Modulus Young geobiokomposit disajikan dalam gambar dibawah ini.

Gambar 27. Grafik Pengaruh % Clay Terhadap Modulus Young Formula FII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent) dan Formula FIII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt)

3. Energi Serap (Es) dan Kekuatan Impak (Is)

commit to user

menggunakan Charpy Impact Testing Machine. Energi serap dan kekuatan impak dari material dihubungkan langsung dengan ketangguhan dari material tersebut.

Ketangguhan (thougness) didefinisikan sebagai kemampuan dari polimer menyerap energi yang diberikan (Barleany, D.R., et al ; 2011). Semakin tangguh suatu geobiokomposit, maka energi serapn dan kekuatan impaknya semakin besar. Berikut adalah grafik energi geobiokomposit Formula FII dan Fornula FIII.

Gambar 28. Grafik Pengaruh % Clay terhadap Energi Serap Formula FII

(LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent) dan Formula FIII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt)

Dari Gambar 28 terlihat bahwa adanya penambahan % clay pada biokomposit dapat meningkatkan energi serap. Pada FI (LPP/DVB/LPP-g- AA/STKS) diperoleh nilai energi serapnya sebesar 0,059 J. Setelah dilakukan penambahan 10% bentonit, energi serap meningkat sebesar 20,34%. Sedangkan pada penambahan 10% montmorillonit, energi serap meningkat 30,51% dari formula awal. Nilai energi serap optimum berada pada saat dilakukan penambahan 20% clay, baik pada bentonit maupun montmorillonit dengan kenaikan 40,68% dan 50,85%. Kemudian pada penambahan 30% dan 40% clay, nilai energi serap menurun. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan clay secara berlebih dapat menurunkan ketangguhan dari geobiokomposit tersebut.

commit to user

standar (FI) adalah sebesar 6,47 J/mm 2 *10 -3 . Berdasarkan Gambar 29 dapat

diketahui bahwa penambahan konsentrasi clay juga akan meningkatkan kekuatan impak, tetapi pada konsentrasi tertentu kekuatan impak menurun. Pada

konsentrasi 20% clay, kekuatan impak mencapai optimum dengan peningkatan sebesar 41,07% untuk bentonit dan 48,03% untuk monmorillonit bila dibandingkan dengan biokomposit standar. Pada konsentrasi 30% dan 40% kekuatan impak geobiokomposit menurun. Penurunan kekuatan impak ini bisa disebabkan karena jumlah clay yang semakin banyak mengakibatkan pembatasan gerak rantai matrik polimer sehingga geobiokomposit menjadi rapuh (Ishak, Z.A.M., 2008).

Gambar 29. Grafik Pengaruh % Clay terhadap Kekuatan Impak Formula FII

(LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent) dan Formula FIII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt)

Berdasarkan pengujian daya bakar dan sifat mekanik, maka diperoleh komposisi optimum geobiokomposit [LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent] pada penambahan lempung bentonit sebesar 20%, dimana BR menurun sebesar 57,27%, kekuatan mekaniknya meningkat 13,49%, dan kekuatan impaknya meningkat 41,07%. Sedangkan pada geobiokomposit [LPP/DVB/LPP-g- AA/STKS/MMt] juga diperoleh komposisi optimum MMt pada konsentrasi 20%

commit to user

18,76%, serta peningkatan kekuatan impak sebesar 48,03%. Sehingga geobiokomposit yang diperoleh memiliki kemampuan hambat bakar dan sifat

mekanik yang lebih baik dari biokomposit standarnya (FI).

commit to user