Kajian Pemanfaatan Limbah Abu Sekam Padi Hitam Sebagai Pengisi Komposit Poliester

KAJIAN PEMANFAATAN LIMBAH ABU SEKAM PADI

HITAM SEBAGAI PENGISI KOMPOSIT POLIESTER

SKRIPSI

Oleh

090405050

ROTUA ADRYANI S

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2014

KAJIAN PEMANFAATAN LIMBAH ABU

SEKAM PADI HITAM SEBAGAI PENGISI

KOMPOSIT POLIESTER

SKRIPSI

Oleh

090405050

ROTUA ADRYANI S

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2014

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Sayamenyatakandengansesungguhnyabahwaskripsidenganjudul:

KAJIAN PEMANFAATAN LIMBAH ABU SEKAM PADI HITAM SEBAGAI PENGISI KOMPOSIT POLIESTER

yangdibuatuntukmelengkapisebagianpersyaratanmenjadiSarjanaTeknikpadaDeparte menTeknik Kimia FakultasTeknikUniversitas Sumatera Utara.Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, 15 Oktober 2014

NIM 090405050 Rotua Adryani S

PENGESAHAN

Skripsidenganjudul:

KAJIAN PEMANFAATAN LIMBAH ABU SEKAM PADI HITAM SEBAGAI PENGISI KOMPOSIT POLIESTER

dibuatuntukmelengkapipersyaratanmenjadiSarjanaTeknikpadaDepartemenTeknik Kimia FakultasTeknikUniversitas Sumatera Utara.Skripsiinitelahdiajukanpada

siding ujianskripsipada 22Oktober 2014

dandinyatakanmemenuhisyarat/sahsebagaiskripsipadaDepartemenTeknik Kimia FakultasTeknikUniversitas Sumatera Utara.

Mengetahui, Medan, 23 Oktober 2014

KoordinatorSkripsi DosenPembimbing

Ir.Renita Manurung,MT

NIP. 19681214 1997022 002 NIP. 19700611 199702 2 001 Dr.Maulida,ST,M.Sc

DosenPenguji I DosenPenguji II

Dr.Halimatuddahliana,ST,M.Sc

NIP. 19730408 1998022 002 NIP. 19710130 1999031 001 Dr.Bode Haryanto,ST,MT

PRAKATA

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Kajian Pemanfaatan Limbah Abu Sekam Padi Hitam Sebagai Pengisi Komposit Poliester”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Kimia Fisika Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Melalui penelitian ini diperoleh abu sekam padi hitam sebagai pengisi dalam pembuatan komposit poliester mampu meningkatkan kekuatan bentur yang terjadi pada ukuran partikel 250 mesh pada rasio 85/15 dengan nilai sebesar 4839,46 J/m2. Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Ibu Dr. Maulida, ST, M.Sc, selaku Dosen Pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.

2. Ibu Dr. Halimatuddahliana, ST, M.Sc. dan Bapak Dr. Bode Haryanto, ST, MT., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.

3. Bapak Dr.Eng.Ir. Irvan, MT., selaku ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT., selaku koordinator penelitian.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, 15Oktober 2014 Penulis

DEDIKASI

Penulismendedikasikanskripsiini untuk kedua orang tua penulis, S.Siringo-ringo dan T br Sinurat yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini dan untuk Desman F Ambarita,S.Pd sebagai sahabat yang selalu mendukung dan memotivasi saya hingga menyelesaikan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih untuk teman-teman seperjuangan seangkatan 2009 terkhususnya anak “United in Christ”.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama: Rotua Adryani Siringo-ringo NIM: 090405050

Tempat/Tgl. Lahir: Medan, 30 Oktober 1991 Nama orang tua: S.Siringo-ringo dan T.br Sinurat

Alamat orang tua:

Jalan Bunga Raya no 137-a Asam Kumbang Sunggal Medan

Asal Sekolah

• SD Katolik Assisi Medan, tahun 1997-2003

• SMP P Cahaya Medan, tahun 2003-2006

• SMA St.Thomas 2 Medan, tahun 2006-2009 Pengalaman Organisasi/ Kerja:

1. Kerja Praktek di PT PERTAMINA (PERSERO) RU II DUMAI 2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode

2012/2013 sebagai anggota Bidang Kaderisasi dan Pendidikan Artikel yang telah diterima untuk dipublikasikan:

Rotua Adryani, Maulida “Pengaruh Ukuran Partikel dan Komposisi Terhadap Sifat Kekuatan Bentur Komposit Poliester Tidak Jenuh Berpengisi Abu Sekam Padi Hitam”

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh ukuran partikel dan komposisi partikel terhadap sifat-sifat mekanik komposit poliestertidak jenuh berpengisi abu sekam padi hitam. Komposit dibuat dengan metode hand lay up dengan mencampurkan poliester tidak jenuh dan pengisi abu sekam padi hitam dengan variasi ukuran partikel abu sekam padi hitam100 dan 250mesh dengan rasio antara matriks dan pengisi 95/5, 90,10, 85/15 dan 80/20. Sifat-sifat mekanik yang diuji yaitu kekuatan tarik, kekuatan lentur, kekuatan bentur. Dari karakteristik FT-IR diketahui terdapat gugus C=O yang menandakan telah terjadinya interaksi antara matriks dengan pengisi. Hasil pengujian sifat-sifat mekanik menunjukkan bahwa, pada variasi ukuran partikel 250 mesh dengan rasio matriks dan pengisi 95/5 diperoleh kekuatan tarik maksimum sebesar 24,689 MPa. Sementara itu, nilai modulus Young terus meningkat sedangkan sifat pemanjangan pada saat putus mengalami penurunan seiring bertambahnya jumlahASPH. Dari hasil pengujian kekuatan lentur diperoleh kekuatan lentur maksimum pada ukuran partikel 100mesh dengan rasio matriks dan pengisi 95/5 sebesar 6,204 MPa. Sedangkan dari hasil pengujian kekuatan bentur diperoleh kekuatan bentur maksimum ukuran partikel 250 mesh dengan rasio matriks dan pengisi 85/15 sebesar 4839,46 J/m2.

Kata kunci : poliester tidak jenuh, abu sekam padi hitam, uji mekanik, hand lay up, komposit

This study aims to determine the effect of fiber length and fiber composition of the mechanical properties of unsaturated polyester resin composites filled withblackrice husk ash. Composites made by hand lay up method by mixing unsaturated polyester resin and blackrice husk ashwith particle size variation of 30 mesh, 40 mesh,60 mesh and 100 mesh, ratio between matrix and filler 95/5, 90/10, and 85/15. Mechanical properties were tested, namely tensile strength, flexural strength, impact strength. From the FTIR characteristics known to have a group C=O which indicates the occurrence of interaction between matrix and filler. The results of testing the mechanical properties showed that, at 250 mesh fiber length variation with the ratio of the matrix and filler 95/5 obtained a maximum tensile strength of 24,689 MPa.Meanwhile the value of Young's Modulus continues to increase while the value of elongation at break decreases as the amount of BRHA increased. Flexural strength of the test results obtained by the maximum bending force on the fiber length of 100 mesh with the matrix and filler ratio of 95/5 for 6,204 MPa. While the results of impact strength testing gained impact strength maximum was fiber length of 250 mesh with the matrix and filler ratio of 85/15 amounted to 4839,46 J/m2.

Keywords : unsaturated polyester, black rice husk ash, mechanical testing, hand lay up, composite

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS v

ABSTRAK vi

ABSTRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR LAMPIRAN xv

DAFTAR SINGKATAN xvi

DAFTAR SIMBOL xvii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN 4

1.4 MANFAAT PENELITIAN 4

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 KOMPOSIT 5

2.1.1 Pengertian Komposit 5

2.1.2 Pengelompokan Komposit 6

2.1.2.1 Berdasarkan Bahan Matriks 6

2.1.2.2 Berdasarkan Bahan Penguat yang Digunakan 7

2.1.3 Fase Matriks Bagi Komposit 8

2.1.4 Keuntungan Komposit 9

2.2 POLIESTER TIDAK JENUH (UNSATURATED POLYESTER RESIN)

11

2.4 PENGUJIAN/KARAKTERISTIK BAHAN KOMPOSIT 14 2.4.1 Analisis Kekuatan Tarik (Tensile Strength) 14 2.4.2 Analisis Kekuatan Bentur (Impact Strength) 15 2.4.3 Analisis Kekuatan Lentur (Flexural Strength) 17 2.4.4Karakterisasi FOURIER-TRANSFORM INFRARED (FTIR) 17 2.4.5Analisa Scanning Electron Microscopy (SEM) 17

2.5. APLIKASI DAN KEGUNAAN PRODUK KOMPOSIT 18

2.6 ANALISA BIAYA 19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 23

3.1 LOKASI PENELITIAN 23

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 23

3.2.1 Bahan 23

3.2.2 Peralatan 24

3.3 TAHAPAN PENELITIAN 24

3.4 PROSEDUR PENELITIAN 26

3.4.1 Penyediaan Komposit Poliester Berpengisi Abu Sekam Padi

dengan Katalis Metil Etil Keton Peroksida (MEKP) 26 3.4.2 Flowchart Penyediaan Komposit Poliester Berpengisi Abu

Sekam Padi Hitam 27

3.4.3Pengujian Komposit 28

3.4.3.1 Analisis Fourier Transform Infra-Red (FT-IR) 28 3.4.3.2 Uji Kekuatan Tarik ASTM D-638 Tipe IV 28 3.4.3.3 Uji Kekuatan Lentur ASTM D-790 29 3.4.3.4 Uji Kekuatan Bentur ASTM D 4812-11 29 3.4.3.5 Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) 29

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 30

4.1 KARAKTERISTIK FTIR POLIESTER TIDAK JENUH, ABU SEKAM PADI HITAM DAN KOMPOSIT POLIESTER TIDAK JENUH BERPENGISI ABU SEKAM PADI HITAM

30

4.2 PENGARUH KOMPOSISI BAHAN PENGISI DAN UKURAN PARTIKEL TERHADAP KEKUATAN TARIK KOMPOSIT

POLIESTERTIDAK JENUH BERPENGISI ABU SEKAM PADI

HITAM

4.3 PENGARUH KOMPOSISI BAHAN PENGISI DAN UKURAN PARTIKEL TERHADAP SIFAT PEMANJANGAN SAAT

PUTUS KOMPOSIT POLIESTERTIDAK JENUH BERPENGISI ABU SEKAM PADI HITAM

35

4.4 PENGARUH KOMPOSISI BAHAN PENGISI DAN UKURAN PARTIKEL TERHADAP NILAI MODULUS YOUNG KOMPOSIT POLIESTER TIDAK JENUH (PTJ)

36

4.5 PENGARUH KOMPOSISI BAHAN PENGISI DAN UKURAN PARTIKEL TERHADAP KEKUATAN LENTUR KOMPOSIT POLIESTERTIDAK JENUH BERPENGISI ABU SEKAM PADI HITAM

37

4.6 PENGARUH KOMPOSISI BAHAN PENGISI DAN UKURAN PARTIKEL TERHADAP KEKUATAN BENTUR KOMPOSIT POLIESTERTIDAK JENUH BERPENGISI ABU SEKAM PADI HITAM

39

4.7KARAKTERISTIK SEM (SCANNING ELECTRON MICROSCOPE) KOMPOSIT PTJ BERPENGISI ASPH DENGAN RASIO 95/5 PADA 100 DAN 250 MESH

41

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 43

5.1 KESIMPULAN 43

5.2 SARAN 44

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Reaksi Pembentukan Poliester Tidak Jenuh 11

Gambar 2.2 Abu Sekam Padi Hitam 13

Gambar 2.3 Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod 15

Gambar 2.4 Pipa Komposit Kemrock 19

Gambar 2.5 Bumper Tank Belakang Cabin Cat Hitam3 22 Gambar 3.1 Cetakan Plastisin Penyediaan Komposit 25 Gambar 3.2 Diagram Kerja Pembuatan dan Pengujian Komposit 27

Gambar 3.3 Dimensi Spesimen Uji Tarik 28

Gambar 3.4 Dimensi Spesimen Uji Lentur 29

Gambar 3.5 Dimensi Spesimen Uji Bentur 29

Gambar 4.1 Karakteristik FTIR Poliester Tidak Jenuh 30 Gambar 4.2 Karakteristik FTIR Abu Sekam Padi Hitam 31 Gambar 4.3 Karakteristik FTIR Komposit Poliester Tidak Jenuh

Berpengisi ASPH

32 Gambar 4.4 Pengaruh Komposisi Dan Ukuran Partikel Bahan Pengisi

Terhadap Kekuatan Tarik PTJ Berpengisi ASPH

33 Gambar 4.5 Pengaruh Komposisi Dan Ukuran Partikel Bahan pengisi

Terhadap Pemanjangan Pada Saat Putus Komposit PTJ Berpengisi ASPH

35

Gambar 4.6 Pengaruh Komposisi Dan Ukuran Partikel Bahan pengisi Terhadap Kekuatan Lentur Komposit PTJ Berpengisi ASPH

37

Gambar 4.7 Pengaruh Komposisi Dan Ukuran Partikel Bahan pengisi Terhadap Kekuatan Bentur Komposit PTJ Berpengisi ASPH

39

Gambar 4.8 Komposit PTJ-ASPH 95/5 100 mesh dengan Perbesaran 100x

41 Gambar 4.9 Komposit PTJ-ASPH 95/5 100 mesh dengan Perbesaran 42

100x

Gambar B.1 Penyediaan Cetakan Plastisin Komposit 52 Gambar B.2 Penyediaan Komposit Polister Tidak Jenuh-ASPH 52 Komposit Polister Tidak Jenuh-ASPH 53 Gambar B.3 Alat UTM Gotech AL-7000 M Grid Tensile 53 Gambar B.4 Alat UTM Gotech AL-7000 M Grid Flexural 54

Gambar B.5 Alat Impact Tester Gotech 55

Gambar B.6 FTIR SHIMADZU IR-PRESTIGE 21 55

Gambar B.7 SEM JEOL-JSM-6510 LV 56

Gambar C.1 Hasil FTIR Poliester Tidak Jenuh 57

Gambar C.2 Hasil FTIR Abu Sekam Padi Hitam 57

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu Yang Telah Diteliti 3

Tabel 2.1 Komposisi Abu Sekam Padi 14

Tabel 2.2 Rincian Biaya Bahan Pembuatan Komposit UPR Berpengisi ASPH

19 Tabel 2.3 Rincian Biaya Peralatan Pembuatan Komposit UPR

Berpengisi ASPH

20 Tabel 2.4 Rincian Biaya Analisa Pembuatan Komposit UPR

Berpengisi ASPH

20

Tabel 2.5 Perkiraan Rincian Biaya Pembuatan Produk 21 Tabel 4.1 Nilai Modulus Young Poliester Tidak Jenuh dan

Komposit PTJ Berpengisi ASPH untuk Ukuran Partikel 100 mesh

37

Tabel 4.2 Nilai Modulus Young Poliester Tidak Jenuh dan Komposit PTJ Berpengisi ASPH untuk Ukuran Partikel 250 mesh

37

Tabel A.1 Data Hasil Modulus Young untuk Ukuran Partikel 100 mesh

49 Tabel A.2 Data Hasil Modulus Young untuk Ukuran Partikel 250

mesh

49 Tabel A.3 Data Hasil Kekuatan Tarik untuk Ukuran Partikel 100

mesh

49 Tabel A.4 Data Hasil Kekuatan Tarik untuk Ukuran Partikel 250

mesh

49 Tabel A.5 Data Hasil Pemanjangan Saat Putus untuk Ukuran

Partikel 100 mesh

50 Tabel A.6 Data Hasil Pemanjangan Saat Putus untuk Ukuran

Partikel 250 mesh

50 Tabel A.7 Data Hasil Kekuatan Lentur untuk Ukuran Partikel 100 50

mesh

Tabel A.8 Data Hasil Kekuatan Lentur untuk Ukuran Partikel 250 mesh

50 Tabel A.9 Data Hasil Kekuatan Bentur untuk Ukuran Partikel 100

mesh

50

Tabel A.10 Data Hasil Kekuatan Bentur untuk Ukuran Partikel 250 mesh

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran A DATA PENELITIAN 49

A.1 DATA HASIL MODULUS YOUNG 49

A.2 DATA HASIL UJI KEKUATAN TARIK (MPa) 49

A.3 DATA HASIL PEMANJANGAN PADA SAAT

PUTUS (%)

50

A.4 DATA HASIL UJI KEKUATAN LENTUR (MPa) 50 A.5 DATA HASIL UJI KEKUATAN BENTUR (J/m2) 50

LAMPIRAN B DOKUMENTASI PENELITIAN 52

B.1 PENYEDIAAN KOMPOSIT PTJ-ASPH 52

B.2 ALAT UNIVERSAL TESTING MACHINE

GOTECH AL-7000M GRID TENSILE

53

B.3 ALAT UNIVERSAL TESTING MACHINE

GOTECH AL-7000M GRID FLEXURAL

54

B.4 ALAT IMPACT TESTER GOTECH 55

B.5 FOURIER-TRANSFOR INFRA-RED SHIMADZU IR-PRESTIGE 21

55 B.6 SCANNING ELECTRON MICROSCOPY

JEOL-JSM-6510LV

56 LAMPIRAN C HASIL PENGUJIAN LAB ANALISIS DAN

INSTRUMEN

57

C.1 HASIL FTIR POLIESTER TIDAK JENUH 57

C.2 HASIL FTIR ABU SEKAM PADI HITA, 57

DAFTAR SINGKATAN

ASTM American Standart Testing of Material

ASPH Abu Sekam Padi Hitam

CMC Ceramic Matrix Composite

FTIR Fourier Transform Infra Red

MMC Metal Matrix Composite PMC Polymer Matrix Composite

MEKP Metil Etil Keton Peroksida

PTJ Poliester Tidak Jenuh

DP Derajat Polimerisasi

SEM Scanning Elentron Microscopy UTM Ultimate Tensile Machine

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

τt Kekuatan tarik Mpa

Fmaks Beban maksimum Kgf

A0 Luas Penampang mula – mula m2

m Berat pendulum kg

g Gaya gravitasi m/s2

β Sudut ayunan pendulum setelah komposit patah -

α Sudut pendulum sebelum diayunkan -

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama: Rotua Adryani Siringo-ringo NIM: 090405050

Tempat/Tgl. Lahir: Medan, 30 Oktober 1991 Nama orang tua: S.Siringo-ringo dan T.br Sinurat

Alamat orang tua:

Jalan Bunga Raya no 137-a Asam Kumbang Sunggal Medan

Asal Sekolah

• SD Katolik Assisi Medan, tahun 1997-2003

• SMP P Cahaya Medan, tahun 2003-2006

• SMA St.Thomas 2 Medan, tahun 2006-2009 Pengalaman Organisasi/ Kerja:

1. Kerja Praktek di PT PERTAMINA (PERSERO) RU II DUMAI 2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode

2012/2013 sebagai anggota Bidang Kaderisasi dan Pendidikan Artikel yang telah diterima untuk dipublikasikan:

Rotua Adryani, Maulida “Pengaruh Ukuran Partikel dan Komposisi Terhadap Sifat Kekuatan Bentur Komposit Poliester Tidak Jenuh Berpengisi Abu Sekam Padi Hitam”

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh ukuran partikel dan komposisi partikel terhadap sifat-sifat mekanik komposit poliestertidak jenuh berpengisi abu sekam padi hitam. Komposit dibuat dengan metode hand lay up dengan mencampurkan poliester tidak jenuh dan pengisi abu sekam padi hitam dengan variasi ukuran partikel abu sekam padi hitam100 dan 250mesh dengan rasio antara matriks dan pengisi 95/5, 90,10, 85/15 dan 80/20. Sifat-sifat mekanik yang diuji yaitu kekuatan tarik, kekuatan lentur, kekuatan bentur. Dari karakteristik FT-IR diketahui terdapat gugus C=O yang menandakan telah terjadinya interaksi antara matriks dengan pengisi. Hasil pengujian sifat-sifat mekanik menunjukkan bahwa, pada variasi ukuran partikel 250 mesh dengan rasio matriks dan pengisi 95/5 diperoleh kekuatan tarik maksimum sebesar 24,689 MPa. Sementara itu, nilai modulus Young terus meningkat sedangkan sifat pemanjangan pada saat putus mengalami penurunan seiring bertambahnya jumlahASPH. Dari hasil pengujian kekuatan lentur diperoleh kekuatan lentur maksimum pada ukuran partikel 100mesh dengan rasio matriks dan pengisi 95/5 sebesar 6,204 MPa. Sedangkan dari hasil pengujian kekuatan bentur diperoleh kekuatan bentur maksimum ukuran partikel 250 mesh dengan rasio matriks dan pengisi 85/15 sebesar 4839,46 J/m2.

Kata kunci : poliester tidak jenuh, abu sekam padi hitam, uji mekanik, hand lay up, komposit

This study aims to determine the effect of fiber length and fiber composition of the mechanical properties of unsaturated polyester resin composites filled withblackrice husk ash. Composites made by hand lay up method by mixing unsaturated polyester resin and blackrice husk ashwith particle size variation of 30 mesh, 40 mesh,60 mesh and 100 mesh, ratio between matrix and filler 95/5, 90/10, and 85/15. Mechanical properties were tested, namely tensile strength, flexural strength, impact strength. From the FTIR characteristics known to have a group C=O which indicates the occurrence of interaction between matrix and filler. The results of testing the mechanical properties showed that, at 250 mesh fiber length variation with the ratio of the matrix and filler 95/5 obtained a maximum tensile strength of 24,689 MPa.Meanwhile the value of Young's Modulus continues to increase while the value of elongation at break decreases as the amount of BRHA increased. Flexural strength of the test results obtained by the maximum bending force on the fiber length of 100 mesh with the matrix and filler ratio of 95/5 for 6,204 MPa. While the results of impact strength testing gained impact strength maximum was fiber length of 250 mesh with the matrix and filler ratio of 85/15 amounted to 4839,46 J/m2.

Keywords : unsaturated polyester, black rice husk ash, mechanical testing, hand lay up, composite

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Teknologi komposit mengalami kemajuan yangsangat pesat. Perkembangan komposit tidak hanya dari komposit sintetis tetapijuga mengarah ke komposit natural dikarenakan keistimewaan sifatnya yangrenewable atau terbarukan, sehingga mengurangi konsumsi petrokimia maupungangguan lingkungan hidup. Disamping itu komposit mempunyai keunggulan tersendiri dibanding dengan bahan teknik alternatif lain, karena sifat komposit yang memiliki kekuatan yang bisa diatur (tailorability), memiliki kekuatan lelah (fatigue) yang baik, memiliki kekuatan jenis (strength/weight) yang tinggi dan tahan korosi [1].

Pada saat ini komposit dengan material penyusun sintetis mulai beralih pada komposit dengan material penyusun dari bahan alami. Serat sebagai elemen penguat sangat menentukan sifat mekanik dari kompositkarena meneruskan beban yang didistribusikan oleh matriks. Serat alam yang dikombinasikan dengan resin sebagaimatriks akan dapat menghasilkan komposit alternatif yang salah satunya bergunauntuk aplikasi material industri [2].

Umumnya bahan pengisi ditambahkan ke bahan polimer seperti termoplastik, termoset, karet ataupun elastomer ditujukan untuk meningkatkan sifat-sifat tertentu dan untuk mengurangi biaya produksi ataupun keduanya sekaligus. Komposit polimer sangat berkembang saat ini dibandingkan dengan komposit logam ataupun keramik. Komposit polimer yang sering digunakan ialah termoplastik hal ini disebabkan karena polimer termoset lebih mahal sehingga kurang ekonomis untuk digunakan. Termoplastik yang umum digunakan yaitu poliolefin seperti polipropilena, polietilen dan sebagainya. Poliolefin banyak digunakan karena harganya murah, tidak mudah tergores, fleksibel, dampak kimianya tidak merusak lingkungan dan dapat didaur ulang. Pengisi alamiah banyak digunakan untuk menggantikan pengisi sintetis karena memiliki banyak kelebihan diantaranya yaitu, bahan yang tiada habisnya, biaya murah, dapat diperbarui (renewable), dapat terdegradasi secara biologi (biodegradable), polimer biologi yang kompak

(biocompatible), mudah diperoleh, mudah dilakukan pengolahan kimia dan tidak membahayakan kesehatan [3].

Menurut Fuad dkk, penggunaan sekam padi dan abu sekam padi sebagai bahan pengisi alami meningkatkan sifat-sifat mekanik komposit polietilena karena sekam padi mengandung sellulosa, hemisellulosa dan lignin sedangkan abu sekam padi mengandung bahan anorganik seperti CaO, MgO, Fe2O3, K2O,Na2O, Al2O3, P2O5 dan SiO2 [5].

Resin poliester dikenal sebagi resin yang paling sering digunakan untuk pembuatan komposit, karena memandang harganya yang murah, memiliki sifat fleksibel, mudah diproses dan dibentuk, dan memiliki sifat mekanik yang baik. Namun sifatnya yang rapuh membuat resin ini selalu dimodifikasikan dengan sejumlah bahan berpengisi [4]. Dalam pembuatan komposit, poliester telah banyak dimodifikasi dengan beberapa serat alami misalnya serbuk kayu, serat tandan kosong kelapa sawit (TKS), serat kayu kelapa sawit (KKS), serat buah pinang dan serat sintetik seperti fiber glass. Pada penelitian yang telah dilakukan oleh Ratri Pantoro (2007) diperoleh bahwa variasi ukuran filler dan jenis filler sangat berpengaruh terhadap kekuatan mekanik komposit.

Abu sekam padi terdiri dari dua bagian yakni abu sekam padi hitam dan putih. Abu sekam padi putih memiliki senyawa silika yang sangat banyak mencapai 90% dan bisa digunakan sebagai bahan pengisi. Abu sekam padi biasanya hanya dimanfaatkan sebagai pupuk, sebagai abu pencuci piring, dibuang atau dibiarkan saja tertimbun di atas tanah. Pada penelitian-penelitian yang telah dilakukan oleh beberapa peneliti abu sekam padi jika dimanfaatkan sebagai filler komposit dapat menghasilkan produk yang berkualitas dan dapat menaikkan nilai dari abu sekam padi itu sendiri. Sedangkan abu sekam padi hitam selama ini tidak dimanfaatkan dengan baik. Umumnya abu sekam padi hitam ini hanya dibuang saja tanpa diolah kembali dan menjadi limbah dilingkungan sekitarnya [5].

Berdasarkan uraian di atas, maka peneliti tertarik untuk melakukan penelitian tentangabu sekam padi hitam yang akan dimanfaatkan sebagai salah satu bahan pengisi alami pada matriks resin poliester yang jika dipadukan diharapkan akan menghasilkan komposit yang baik dan ramah lingkungan.

Adapun beberapa penelitian terdahulu yang telah diteliti dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 1.1 Penelitian terdahulu yang telah diteliti

No Peneliti Matriks danPengisi Hasil Penelitian 1 Porwanto [6] Poliester tidak jenuh

berpengisi serat bambu

Kekuatan tarik dan modulus elastisitas

komposit menjadi lebih besar bila

dibandingkanpoliester tidak jenuh

murni. 2 Maryono [7] Polietilena

berpengisi serbuk sekam padi

Penambahan serbuk sekam padi pada polietilena menurunkan kekuatan tarik komposit.

3 Rudi Sulistia Hardana [8] Poliester berpengisi serbuk sekam padi

Penambahan serbuk sekam padi sebagai filler

memberikan efek penguatan positif terhadap nilai kekerasan

material komposit,serta kekuatan tarik semakin meningkat.

1.2PERUMUSAN MASALAH

Perumusan masalah yang dikaji dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh ukuran partikel pengisi terhadap sifat mekanik komposit poliester berpengisi abu sekam padi hitam.

2. Bagaimana pengaruh komposisi pengisi terhadap sifat mekanik komposit poliester berpengisi abu sekam padi hitam.

1.3TUJUAN PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh ukuran partikel abu sekam padi hitam dan komposisi pengisi terhadap sifat mekanik komposit poliester berpengisi abu sekam padi hitam.

1.4MANFAAT PENELITIAN

Penelitian ini diharapkan dapat:

1. Menjadi salah satu alternatif untuk menaikkan nilai ekonomi abu sekam padi yang biasanya hanyadibuang atau dibiarkan saja tertimbun di atas tanah ataupun yang hanya menjadi limbah dilingkungan masyarakat.

2. Memberikan informasi tambahan bagi dunia industri tentang pemanfaatan abu sekam padi hitam.

3. Memberikan informasi terutama dalam bidang penelitian komposit tentang bagaimana karakteristik komposit yang dihasilkan dengan pengaruh perbandingan komposisi poliester dengan pengisi abu sekam padi berwarna hitam.

4. Mengetahui karakterisasi dari bahan yakni abu sekam padi hitam.

1.5RUANG LINGKUP PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Teknik,Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan baku yang digunakan pada penelitian ini yaitu poliester sebagai matriks dan abu sekam padi berwarna hitam sebagai pengisi. Variabel yang digunakan adalah :

1. Perbandingan komposisi poliesterdenganpengisi adalah100:0, 95:5, 90:10, 85:15; 80:20 (b/b).

2. Ukuran partikel abu sekam padi 100 dan 250 mesh.

Uji yang dilakukan pada komposit poliester tersebut adalah Uji tarik (tensile strength) ASTM D638 Tipe IV, Uji lentur (flexural strength) ASTM D790, Uji bentur (impact strength) ASTM D4812-11,Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Fourier Transform Infra-Red.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 KOMPOSIT

2.1.1Pengertian Komposit

Perkataan komposit memberikan suatu pengertian yang sangat luas dan berbeda-beda mengikut situasi dan perkembangan bahan itu sendiri. Gabungan dua atau lebih bahan merupakan suatu konsep yang diperkenalkan untuk menerangkan definisi komposit. Walaupun demikian definisi ini terlalu umum karena komposit ini merangkumi semua bahan termasuk plastik yang diperkuat dengan serat, logam alloy, keramik, kopolimer, plastik berpengisi atau apa saja campuran dua bahan atau lebih untuk mendapatkan suatu bahan yang baru [9].

Sedangkan menurut Diharjo dan Triyono mengemukakan bahwa katakomposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Compositeberasal dari kata kerja“to compose“ yang berarti menyusun ataumenggabung. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan dari duaatau lebih bahan yang berlainan[10].

Sedangkan menurut Kroschwitz bahwa komposit adalah bahanyangterbentuk apabila dua atau lebih komponen yang berlainan digabungkan. Menurut Agarwal dan Broutman, yaitu menyatakan bahwa bahan komposit mempunyai ciri-ciri yang berbeda untuk dankomposisi untuk menghasilkan suatu bahan yang mempunyai sifat dan ciri tertentu yang berbeda dari sifat dan ciri konstituen asalnya. Disamping itukonstituen asal masih kekal dan dihubungkan melalui suatu antara muka.Konstituen-konstituen ini dapat dikenal pasti secara fisikal.Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen yangterdiri dari dari fasa tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar selalunyaterdiri dari serat atau bahan pengukuh, manakala yang berterusannya terdiri dari matriks [2].

Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen yang terdiri dari dari fasa tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar selalunya terdiri dari serat atau bahan pengukuh, manakala yang berterusannya terdiri dari matriks [9].

2.1.2 Pengelompokan Komposit

2.1.2.1 Berdasarkan Bahan Matriks

Berdasarkan bahan matriksnya, komposit dapat dibagi menjadi tiga, yaitu :

1) Komposit matriks polimer atau dikenal dengan istilah Polymer Matrix Composites (PMC). Untuk pembuatan komposit ini, jenis polimer yang banyak digunakan antara lain adalah :

a) Polimer termoplastik seperti poliester, nilon 66, polieter sulfon, polipropilene, dan polieter eterketon. Komposit ini dapat didaur ulang.

b) Polimer termoset (untuk aplikasi temperatur tinggi) seperti epoksida, bismaleimida (BMI), poli-imida (PI). Komposit ini tidak dapat didaur ulang.

2) Komposit matriks logam atau yang dikenal dengan istilah Metal Matrix Composite (MMC). Komposit dengan matriks logam biasanya terdiri dari aluminium, titanium, dan magnesium. Secara umum komposit matriks logam mempunyai sifat seperti :

a) Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik . b) Kekuatan/kekakuan spesifik yang tinggi.

c) Diharapkan tahan terhadap temperatur yang tinggi.

3) Komposit matriks keramik atau yang dikenal dengan istilah Ceramic Matrix Composite (CMC).

Adapun keuntungan yang diperoleh dari komposit matriks keramik seperti : a) Tahan pada temperatur tinggi (creep).

b) Kekuatan tinggi, ketahanan korosi, dan tahan aus. Sedangkan kelemahan komposit matriks keramik yaitu :

a) Susah diproduksi dalam jumlah besar. b) Biaya mahal.

c) Hanya untuk kasus-kasus tertentu[11].

Berdasarkan bahan penguat yang digunakan, komposit dibagi menjadi 3, yaitu:

1) Fibrous Composite ( Komposit Serat )

Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat beruap serat / fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (poly aramide), dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. Sedangkan pembagian komposit berdasarkan penempatan seratnya yaitu :

a) Continous Fiber Composite mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriknya. Jenis komposit ini paling sering digunakan. Tipe ini mempunyai kelemahan pada pemisahan antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriksnya.

b) Woven Fiber Composite, komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan akan melemah.

c) Discontinous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek.

d) Hybrid Fiber Composite merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat mengganti kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.

2) Laminated Composite (Komposit Laminat)

Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.

Merupakan komposit yang menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriksnya [11].

2.1.3 Fase Matriks Bagi Komposit

Matriks berfungsi sebagai perekat untuk pengisi (penguat) yang terdapat didalamnya. Untuk memperoleh suatu pelekatan yang baik antara fase matriks dan fase pengisi atau fase tersebar, yaitu pembasahan yang sempurna oleh fase matriks perlu interaksi yang baik antara fase matriks dan fase tersebar menghasilkan kekuatan sejajar yang baik [12].

Pembuatan komposit serat membutuhkan ikatan permukaan yang kuat antara serat dan matriks. Selain itu matrik juga harus mempunyai kecocokan secara kimia agar reaksi yang tidak diinginkan tidak terjadi pada permukaan kontak antara keduanya. Untuk memilih matriks harus diperhatikan sifat-sifatnya, antara lain tahan terhadap panas, tahan cuaca yang burukdan tahan terhadap goncangan yang biasanya menjadi pertimbangan dalam pemilihan material matriks. Bahan polimer yang banyak digunakan sebagai material matriks dalam komposit ada dua macam yaitu termoplastik dan termoset[13].

Komposit serat harus mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang tinggi, karena serat dan matriks berinteraksi dan pada akhirnya terjadi pendistribusian tegangan. Kemampuan ini harus dimiliki oleh matriks dan serat. Hal yang mempengaruhi ikatan antara serat dan matriks adalah void, yaitu adanya celah pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat menyebabkan matriks tidak akan mampu mengisi ruang kosong pada cetakan. Bila komposit tersebut menerima beban, maka daerah tegangan akan berpindah kedaerah void sehingga akan mengurangi kekuatan komposit tersebut. Pada pengujian tarik komposit akan berakibat lolosnya serat dari matriks. Hal ini disebabkan karena kekuatan atau ikatan interfacial antara matriks dan serat yang kurang besar [13].

Di bawah ini syarat-syarat yang harus dipenuhi sebagai bahan matriks untuk pencetakan bahan komposit :

a) Resin yang dipakai perlu memiliki viskositas yang rendah, sesuai dengan bahan penguat dan permeable.

b) Dapat diukur pada temperatur kamar dalam waktu yang optimal. c) Mempunyai penyusutan yang kecil pada pengawetan.

d) Memilki kelengketan yang baik dengan bahan penguat. e) Mempunyai sifat yang baik dari bahan yang diawetkan [14]. 2.1.4 Keuntungan Komposit

Bahan komposit mempunyai beberapa kelebihan berbanding dengan bahankonvensional seperti logam. Kelebihan tersebut pada umumnya dapat dilihatdari beberapa sudut yang penting seperti sifat-sifat mekanikal dan fisikal,keupayaan (reliability), kebolehprosesan dan biaya.

Beberapa keuntungan komposit dibawah ini : a. Sifat-sifat mekanikal dan fisikal

• Gabungan matriks dan serta dapat menghasilkan komposit yangmempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi dari bahankonvensional seperti keluli.

• Bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendahberbanding dengan bahan konvensional. Ini memberikan implikasiyang penting dalam konteks penggunaan karena komposit akanmempunyai kekuatan dan kekakuan spesifik yang lebih tinggi daribahan konvensional. Implikasi kedua ialah produk komposit yangdihasilkan akan mempunyai kerut yang lebih rendah dari logam.Pengurangan berat adalah satu aspek yang penting dalam industripembuatan seperti automobile dan angkasa lepas. Ini karenaberhubungan dengan penghematan bahan bakar.

• Dalam industri angkasa lepas terdapat kecenderungan untukmenggantikan komponen yang diperbuat dari logam dengankomposit karena telah terbukti komposit mempunyai rintanganterhadap fatigue yang baik terutamanya komposit yangmenggunakan serat karbon.

• Kelemahan logam yang agak terlihat jelas ialah rintangan terhadap kakisan yang lemah terutama produk yang kebutuhan sehari-hari.Kecendrungan komponen logam untuk mengalami kakisanmenyebabkan biaya pembuatan yang tinggi.

• Bahan komposit juga mempunyai kelebihan dari segi versatility(berdaya guna) yaitu produk yang mempunyai gabungan sifat-sifatyang menarik yang dapat dihasilkan dengan mengubah sesuai jenismatriks dan serat yang digunakan. Contoh dengan menggabungkanlebih dari satu serat dengan matriks untuk menghasilkan komposithibrid.

• Komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari logam;kekakuan jenis (modulus Young/density) dan kekuatan jenisnyalebih tinggi dari logam.

• Dibanding dengan material konvensional keunggulan kompositantara lain yaitu memiliki kekuatan yang dapat diatur (tailorability),tahanan lelah (fatigue resistance) yang baik, tahan korosi, danmemiliki kekuatan jenis (rasio kekuatan terhadap berat jenis) yangtinggi.

• Manfaat utama dari penggunaan komposit adalam mendapatkan kombinasi sifat kekuatan serta kekakuan tinggi dan berat jenis yangringan. Dengan memilih kombinasi material serat dan matriks yang tepat, kita dapat membuat suatu material komposit dengan sifat yang tepat sama dengan kebutuhan sifat untuk suatu struktur tertentu dan tujuan tertentu pula [2].

b. Kebolehprosesan dalam proses

Kebolehprosesan merupakan suatu kriteria yang penting dalampenggunaan suatu bahan untuk menghasilkan produk. Ini karena dikaitkandengan produktivitas dan mutu suatu produk. Perbandingan antara produktifitas dan kualitas adalah penting dalam konteks pemasaran produkyang dipabrikasi. Selain dari itu kebolehprosesan juga dikaitkan dengankeberbagai teknik fabrikasi yang dapat digunakan untuk memproses suatuproduk.

Telah diterangkan dengan jelas bahwa bahan komposit dapat diproses dengan berbagai teknik fabrikasi yang merupakan dayatarik yang dapat membuka ruang luas bagi penggunaan bahan komposit.Contohnya untuk komposit termoplastik yang mempunyai kelebihan dari segi pemrosesan yaitu dapat diproses dengan berbagai teknikfabrikasi yang umum yang biasadigunakan untuk memproses termoplastik tanpa serat [2].

2.2 POLIESTER TIDAK JENUH

Poliester tidak jenuh merupakan sebuah makromolekul dengan adanya gugus poliester dan tergolong kategori resin termoset dimana resin ini merupakan produk dari reaksi tahap demi tahap (step-growth) antara asam jenuh seperti asam phtalat atau isophtalat dengan asam tidak jenuh seperti asam maleat atau fumarat yang dikondensasikan dengan alkohol dihidris. Poliester tidak jenuh berupa resin cair dengan viskositas yang cukup rendah, mengeras pada suhu kamar dengan

penggunaan katalis tanpa

menghasilkangassewaktupengesetansepertibanyakresintermoset lainnya [15].

Adapun salah satu reaksi pembentukan poliester ditunjukkan pada Gambar 2.1 dimana terjadi reaksi antara 1,3-bis(karboksimetoksi) benzena, asam benzoat 2-[3-karboksipropenoil amino], dan maleat anhidrat dengan diol-diol jenuh seperti etilen, dietilen, propilen, 1,4-tetrametilen dan 1,6-heksametilen glikol [16].

Dimana :

Gambar 2.1 Reaksi Pembentukan Poliester Tidak Jenuh [16] Poliester Tidak Jenuh

1,3-bis(karboks asam benzoat

2-[3-karboksipropenoil Maleat

Anhidrat

Diol

Poliester tak jenuh biasanya dipakai sebagai resin laminasi atau digabungdengan penguat berupa serat yang dipergunakan sebagai formulasi komposisi komposit.Polimerisasi yang terjadi pada suhu kamar sangat lambat sehingga perlu digunakankatalis untuk mempercepat reaksinya. Setting cepat dapat dilakukan pada curing 140 ºC.Hal ini dapat mengakibatkan bahan akan tahan gesek secara mekanis dan tahan kimiadalam keadaan ekstrim. Resin ini tahan air, asam dan basa (basa kuat maupun basalemah), juga pelarut organik. Stabil terhadap cahaya dan dapat digunakan sampai 95 ºC [15].

Poliester tak jenuh (termoset) bentuk fisisnya adalah resin dalam pelarut takjenuh (misalnya:stiren) dan hardenernya adalah perokside, juga dapat diberiextender/filler serbuk. Waktu simpan lebih dari 3 bulan. Penggunaan utama untukmembuat komposit fiberglass, juga untuk logam, karet maupun kayu [8].

2.3 ABU SEKAM PADI

Padi merupakan produk utama pertaniandi negara-negara agraris, termasuk Indonesia.Beras yang merupakan hasil penggilingan padimenjadi makanan pokok penduduk Indonesia.Sekam padi merupakan produk samping yangmelimpah dari hasil penggilingan padi, danselama ini hanya digunakan sebagai bahan bakaruntuk pembakaran batu merah, pembakaranuntuk memasak atau dibuang begitu saja.Penanganan sekam padi yang kurang tepat akanmenimbulkan pencemaran terhadap lingkungan [5].

Sekam padi merupakan lapisan keras yang membungkus butir beras. Pada prosespenggilingan gabah, sekam padi akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa atau limbah penggilingan. Proses penggilingan padi menghasilkan 16,3 sampai 28%sekam padi [8]. Pemanfaatan sekam padiselama ini masih terbatas, yaitu penggunaan sekam padi sebagai bahan bakar tambahanpada industri pembuatan batubata, bahan dekorasi, atau bahkan dibuang di kandanghewan [8].

Sekam padi memiliki sifat-sifat dan kandungan yang baik di dalamnya, sehinggasekam padi memiliki potensi untuk dapat dimanfaatkan, antara lain sebagai berikut :

2. Bahan baku industri bahan bangunan, terutama kandungan silika(SiO2) yang dapat digunakan untuk campuran pada pembuatan semen portland, bahan isolasi, huskboard dan campuran pada industri bata merah.

3. Sumber energi panas karena kadar selulosanya cukup tinggi sehingga dapat memberikan pembakaran yang merata dan stabil [8].

Abu sekam padi sebagai limbah pembakaran mempunyai sifat pozolan aktif (mampu bereaksi dengan kapur pada suhu kamar dengan media air membentuk senyawa yang bersifat mengikat) dan mengandung silika yang sangat menonjol, bila unsur ini dicampur dengan semen akan menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi. Abu sekam padi apabila dibakar secara terkontrol pada suhu tinggi (500 – 600 °C) akan menghasilkan abu silika yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai proses kimia [5]. Aina dalam penelitiannya menunjukkan bahwa kristalinitas β-Ca2SiO4 dari abu sekam padi yang diabukan pada temperatur 600°C, 700°C, dan 800°C lebih tinggi dibandingkan dengan kristalinitas β-Ca2SiO4 dari abu sekam padi yang diabukan pada temperatur 900°C. Pemanfaatan dan aplikasi dari abu sekam padi sebagai sumber silika sangat luas seperti dalam pembuatan semen, keramik dan lain sebagainya [17].

Temperatur tungku pembakaran tidak boleh melebihi 800°C sehingga dapat menghasilkan abu sekam padi yang terdiri dari silika yang tidak terkristalisasi. Jika kulit gabah ini terbakar pada suhu lebih dari 850°C maka akan menghasilkan abu yang sudah terkristalisasi menjadi arang dan tidak reaktif lagi [18].

Setelah pembakaran kulit gabah selama 15 jam dengan suhu yang terkontrol maka akan dihasilkan abu sekam padi yang berwarna putih keabuan atau abu-abu dengan sedikit warna hitam. Warna hitam menandakan bahwa temperatur tungku pembakaran terlalu tinggi yang menghasilkan abu yang tidak reaktif. Abu sekam padi kemudian dapat digiling untuk mendapatkan ukuran butiran yang halus [18].

Gambar 2.2 Abu Sekam Padi Hitam [18]

Abu sekam padi hitam memiliki silika yang berbentuk amorf terhidrat. Jika dilakukan pembakaran secara terus menerus sampai suhu di atas 700 ºC maka akan menaikkan kristalinitasnya sehingga akan terbentuk fasa kristobalit dan tridimit dari silika itu. silika itu memiliki kekerasan, sifat tahan aus, ketahanan termal dan kekakuan yang tinggi sehingga jika digunakan sebagai penguat dan dipadukan dengan matriks akan dapat menghasilkan komposit yang memiliki kekuatan serta ketahanan korosi yang tinggi [19].

Komposisi abu sekam padi secara umum yang didominasi oleh silika seperti dilihat pada Tabel 2.1:

Tabel 2.1 Komposisi Abu Sekam Padi [20] Senyawa Persentase (%)

SiO2 94,4

Al2O3 0,61

Fe2O3 0,03

CaO 0,83

MgO 1,21

K2O 1,06

Na20 0,77

SO3 -

Abu sekam dengan komposisi silika yang sangat tinggi tersebut memungkinkan untuk dijadikan bahan baku alternatif pembuatan beberapa senyawa berbasis silika seperti silika gel dan natrium silikat [20].

2.4.1 AnalisisKekuatan Tarik (Tensile Strength)

Kekuatan tarik merupakan salah satu sifat bahan polimer yang terpenting dan sering digunakan untuk uji sifat suatu bahan polimer. Penarikan suatu bahan biasanya menyebabkan terjadi perubahan bentuk dimana penipisan pada tebal dan pemanjangan. Kekuatan tarik (tensile strength) suatu bahan ditetapkan dengan membagi gaya maksimum dengan luas penampang mula-mula, dimensinya sama dengan tegangan [21].

Pada peregangan suatu bahan polimer, pemanjangan tidak selalu berbanding lurus dengan beban yang diberikan, dan pada penurunan kembali beban,sebahagian regangannya hilang, karena bahan polimer bukan merupakan bahan sepenuhnya elastis tetapi ada sifat viskositasnya [21].

2.4.2 Analisis Kekuatan Bentur (Impact Strength)

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 sebagai ketangguhan ketok (notch toughness). Untuk metoda Charpy dan Izod, spesimen berupa dalam bentuk persegi dimana terdapat bentuk V-notch (Gambar 2.3).

Gambar 2.3 Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod [22]

Spesimen uji kekuatan bentur dalam penelitian ini adalah jenis unnochted izodberbentuk batang dengan penampang lintang bujur sangkar. Mesin pengujian impact diperlihatkan secara skematik pada Gambar 2.3. Beban didapatkan dari

tumbukan oleh palu pendulum yang dilepas dari posisi ketinggian h. Spesimen diposisikan pada dasar seperti pada Gambar 2.3 tersebut. Ketika dilepas, ujung pisau pada palu pendulum akan menabrak dan mematahkan spesimen ditakikannya yang bekerja sebagai titik konsentrasi tegangan untuk pukulan impact kecepatan tinggi. Palu pendulum akan melanjutkan ayunan untuk mencapai ketinggian maksimum h’ yang lebih rendah dari h. Energi yang diserap dihitung dari perbedaan h’ dan h (mgh –mgh’), adalah ukuran dari energi impact. Posisi simpangan lengan pendulum terhadap garis vertikal sebelum dibenturkan adalah α dan posisi lengan pendulum terhadap garis vertikal setelah membentur spesimen adalah β. Dengan mengetahui besarnya energi potensial yang diserap oleh material maka kekuatan impact benda uji dapat dihitung.

Es = energi awal – energi yang tersisa (2.1) = m.g.h – m.g.h

= m.g(R – Rcos α) – m.g(R – Rcos β)

Es = m.g.R(cos β – cos α), (2.2) dimana :

Es : energi yang diserap (J) m : berat pendulum (kg) = 20 kg

g : percepatan gravitasi (m/s2) = 10 m/s2 R : panjang lengan (m) = 0,8 m

α : sudut pendulum sebelum diayunkan = 30o

β : sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen Harga impact dapat dihitung dengan :

��

=

��

�0

(2.3) dimana :

HI : Harga Impact (J/mm2) Es : energi yang diserap (J) Ao : Luas penampang (mm2)

Keretakan akibat uji benturada tiga bentukyaitu [23] : 1. Patahan getas

Permukaan patahan terlihat rata dan mengkilap, kalaupotongan-potongannya kita sambungkan lagi, ternyatakeretakannya tidak disertai dengan deformasinya bahan.Patahan jenis ini mempunyai harga impactyang rendah. 2. Patahan liat

Permukaan patahan ini tidak rata, nampak seperti buram danberserat, tipe ini mempunyai harga impactyang tinggi.

3. Patahan campuran

Patahan yang terjadi merupakan campuran dari patahangetas dan patahan liat. Patahan ini paling banyak terjadi.

Semakin besar posisi sudut β akan semakin getas, demikian sebaliknya. Artinya pada material getas, energi untuk mematahkan material cenderung semakin kecil, demikian sebaliknya [24].

2.4.3 AnalisisKekuatan Lentur (Flexural Strength)

Material 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 menahantegangan tarik[23].

2.4.4.KarakterisasiFOURIER-TRANSFORM INFRA-RED (FT – IR).

Spektrofotometer infra merah terutama ditujukan untuk senyawa organik yaitu menentukan gugus fungsional yang dimiliki senyawa tersebut. Pola pada daerah sidikjari sangat berbeda satu dengan yang lain, karenanya hal ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi senyawa tersebut. Penetapan secara kualitatif dapat dilakukan dengan membandingkan tinggi peak (transmitansi) pada panjang gelombang tertentu yang dihasilkan oleh zat yang diuji dan zat yang standar. Dalam ilmu material analisa ini digunakan untuk mengetahui ada tidaknya reaksi atau interaksi antara bahan-bahan yang dicampurkan. Selain itu, nilai intensitas gugus yang terdeteksi dapat menentukan jumlah bahan yang bereaksi atau yang terkandung dalam suatu campuran [25].

Analisa SEM dilakukan untuk mempelajari sifat morfologi terhadap sampel. SEM adalah adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen secara mikroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm diarahkan pada spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar X, elektron sekunder, dan absorpsi elektron.

Teknik SEM pada hakekatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 um dari permukaan. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan tofografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan. Gambar tofografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektor yang diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya gambar di monitor dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula direkam ke dalam suatu disket.

Sampel yang dianalisis dengan teknik ini harus mempunyai konduktifitas yang tinggi, karena polimer mempunyai konduktifitas rendah, maka bahan perlu dilapisi dengan bahan konduktor (bahan pengantar) yang tipis. Bahan yang biasa digunakan adalah perak, tetapi jika dianalisa dalam waktu yang lama, lebih baik digunakan emas atau campuran emas dan pallladium [26].

2.5 APLIKASI DAN KEGUNAAN PRODUK KOMPOSIT

Poliester tak jenuh adalah bahan yang memiliki berbagai aplikasi dan mengalami perubahan konstan dan modifikasi sesuai permintaan pasar untuk produk yang lebih teknis dan peka terhadap lingkungan. Komposit poliester tidak jenuh sering digunakan di banyak industri seperti industri automotif, pembuatan kapal laut, dan masih banyak lagi. Komposit poliester tidak jenuh digunakan sesuai dengan kuat atau tidaknya sifat – sifat mekanik dan karakteristiknya. Misalnya komposit poliester tidak jenuh dengan nilai flame retardant yang tinggi, biasanya digunakan pada industri peralatan listrik dan lampu [27].

Salah satu aplikasi dari komposit poliester tak jenuh pada industri adalah pipa bermerk Kemrock. Komposit pipa Kemrock diproduksi dengan poliester, vinilester, dan resin epoksi baik menggunakan teknik filament heliks ganda berliku (discontinuous) maupun teknik mandrel filament berliku (continouos). Pipa yang dihasilkan memiliki spesifikasi yang berbeda hingga diameter 3000 mm. Pipa bermerk Kemrock ini memiliki ketahan korosi yang unggul, sifat mekanik dan fisik yang tinggi serta kemudahan penanganan, transportasi, dan instalasi bila dibandingkan dengan bahan – bahan tradisional. Kemrock adalah salah satu produsen pipa komposit yang juga memproduksi resin termosetnya sendiri, sehingga kualitas dari pasokan resin ke pabrik lebih diperhatikan [28]. Gambar 2.4 menunjukkan gambar produk pipa komposit bermerk Kemrock.

Gambar 2.4 Pipa Komposit Kemrock [28] 2.6 ANALISIS BIAYA

Dalam penelitian ini, dilakukan suatu analisa biaya terhadap pembuatan komposit poliester tidak jenuh (UPR) berpengisi abu sekam padi hitam (ASPH). Adapun biaya untuk perancangan bahan mentah (raw material) produk membutuhkan bahan-bahan yakni sebagai berikut:

1. Poliester Tidak Jenuh Yukalac 157® BTQN-EX 2. Katalis Metil Etil Keton Peroksida (MEKP) 3. Abu Sekam Padi Hitam (ASPH)

4. Biaya Tambahan seperti release agent 5. Pelat Besi Cetakan

Rincian biaya bahan, peralatan dan analisa diberikan dalam Tabel 2.2, Tabel 2.3 dan Tabel 2.4.

Bahan dan Peralatan Jumlah Harga (Rp) Biaya Total (Rp) Poliester Tidak Jenuh

Yukalac 157® BTQNEX

6 kg Rp 37.000,-/kg 222.000,-

Katalis Metil Etil Keton Peroksida (MEKP)

2 botol Rp 10.000,-/botol 20.000,-

Lilin Cetakan (Malam) 4 buah Rp 10.000,-/buah 40.000,- Abu Sekam Padi Hitam

(ASPH)

1 goni Rp 10.000,-/goni 10.000,-

Release Agent (KIT) 1 botol Rp. 20.000,-/botol 20.000,-

TOTAL 312.000,-

Tabel 2.3 Rincian Biaya Peralatan Pembuatan Komposit UPR Berpengisi ASPH Peralatan Jumlah Harga (Rp) Biaya Total (Rp) Pembuatan Besi

Cetakan Uji Bentur

1 buah Rp 5.000,-/ buah 5.000,-

Pembuatan Besi Cetakan Uji Lentur

1 buah Rp 5.000,-/ buah 5.000,-

Kaca 8 buah - -

TOTAL 10.000,-

Tabel 2.4 Rincian Biaya Analisa Pembuatan Komposit UPR Berpengisi ASPH Analisa Jumlah Harga (Rp) Biaya Total (Rp)

Analisa Sifat Mekanik 36 sampel - 250.000,-

Analisa Fourier Transform Infra-Red (FTIR)

3 sampel Rp 75.000,-/sampel 225.000,-

Analisa Scanning Electron Microscopy

4 sampel Rp 75.000,-/ sampel

(SEM)

TOTAL 825.000,-

Dari rincian biaya yang telah dilakukan diatas maka total biaya yang diperlukan untuk membuat komposit UPR-ASPH yaitu sebesar Rp 1.147.000,-.

Salah satu produk yang bisa dibuat adalah bumpermobil. Bahan baku pembuatan yaitu :

1.Poliester tidak jenuh 2.Metil etil keton peroksida 3.Abu sekam padi hitam 4.Lilin/Plastisin

5.Kuas

6.Cetakan bumper mobil 7.Kaca

Spesifikasi bumper yang ingin dibuat, yaitu memiliki panjang 1,5 m, berdiameter 5 cm dan memiliki ketebalan 3,5 mm. Maka pembuatan bumper membutuhkan poliester tak jenuh dan abu sekam padi putih sebanyak :

Volume bumper = (p x l x t) + (2 x п x r2)

= (150 cm x 0,35 cm x 5 cm) + (2 x 3,14 x 2,52) = 262,5 + 39,25

= 301,75 cm3 ≈ 302 cm3

Densitas bumper = Densitas Komposit pada komposisi 85:15 = 1,570 gr/cm3

Massa bumper = Densitas bumper x Volume bumper = 1,570 x 302

= 474,14 gram = 0,474 kg ≈ 0,48 kg

Pembuatan bumper dibuat atas dasar perbandingan poliester tak jenuh : abu sekam padi putih (85:15 b/b). Karena pada komposisi ini lah niai kekuatan benturnya yang paling baik diantara semua komposisi.

Massa UPR yang digunakan = 85% x massa bumper = 0,85 x 0,48 kg

= 0,408 kg

Massa abu sekam padi hitam yang digunakan = 15% x massa bumper

= 0,15 x 0,408

= 0,0612 kg

Maka, biaya pembuatan bumper untuk 1 buah dapat dilihat pada Tabel 2.5. Tabel 2.5 Perkiraan Rincian Biaya Pembuatan Produk

Bahan dan Peralatan Jumlah yang diperlukan

Biaya Total (Rp)

Poliester Tidak Jenuh Yukalac 157® BTQN-EX

1 kg 37.000,-

Metil Etil Keton Peroksida (MEKP)

1 botol 10.000,-

Lilin Cetakan (plastisin) 5 buah 50.000,- Abu Sekam Padi Hitam

(ASPH)

1 goni 10.000,-

Cetakan Bumper 1 buah 50.000,-

Total Rp 157.000,-

Gambar 2.5 merupakan gambar bumper bagian belakang yang ingin dibuat. Bumper ini bisa digunakan untuk mobil double cabin seperti Mitsubishi Triton, Mitsubishi Strada L200, Ford Ranger dan Toyota Hilux [29].

Total biaya yang diperkirakan untuk membuat 1 buah produk bumper yaitu sebesar Rp 157.000,-. Harga produk sejenis di pasaran memiliki rentang harga Rp. 100.00,- s/d Rp. 1.000.000,- [29-30]. Oleh karena itu, maka produk ini memiliki potensi untuk dipasarkan dan bersaing dengan produk lainnya yang sejenis.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1LOKASI PENELITIAN

Penelitian dilakukan di Laboratorium Penelitian Departemen Teknik KimiaFakultas Teknik dan Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara serta Laboratorium Fisika Terpadu Universitas Negeri Medan.

3.2BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah

1. Poliester tak jenuh sebagai matriks, diperoleh dari PT.Justus Kimia Raya memiliki data teknis sebagai berikut:

a. Densitas (ρ) : 1363 kg/m

b. Kekuatan tarik (σ) : 13,97 N/mm

c. Modulus elastisitas (E) : 1,24.10N/mm

d. Poison rasio (υ) : 0,33

(merk dagang YUKALAC 157 BQTN-EX)

2. Abu sekam padi hitam dari Kilang Padi Ginting Jalan Tanjung Selamat Kecamatan Sunggal.

3. Metil Etil Keton Peroksida (MEKP) diperoleh dari PT.Justus Kimia Raya berfungsi sebagai katalis, dengan sifat – sifat [31] :

Total biaya yang diperkirakan untuk membuat 1 buah produk bumper yaitu sebesar Rp 157.000,-. Harga produk sejenis di pasaran memiliki rentang harga Rp. 100.00,- s/d Rp. 1.000.000,- [29-30]. Oleh karena itu, maka produk ini memiliki potensi untuk dipasarkan dan bersaing dengan produk lainnya yang sejenis.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1LOKASI PENELITIAN

Penelitian dilakukan di Laboratorium Penelitian Departemen Teknik KimiaFakultas Teknik dan Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara serta Laboratorium Fisika Terpadu Universitas Negeri Medan.

3.2BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah

1. Poliester tak jenuh sebagai matriks, diperoleh dari PT.Justus Kimia Raya memiliki data teknis sebagai berikut:

a. Densitas (ρ) : 1363 kg/m

b. Kekuatan tarik (σ) : 13,97 N/mm

c. Modulus elastisitas (E) : 1,24.10N/mm

d. Poison rasio (υ) : 0,33

(merk dagang YUKALAC 157 BQTN-EX)

2. Abu sekam padi hitam dari Kilang Padi Ginting Jalan Tanjung Selamat Kecamatan Sunggal.

3. Metil Etil Keton Peroksida (MEKP) diperoleh dari PT.Justus Kimia Raya berfungsi sebagai katalis, dengan sifat – sifat [31] :

a. Rumus Molekul : C8H16O4 b. Wujud : Larutan c. Viskositas (30ºC) : 0,39 Cp d. Densitas : 2030 kg/m e.Bersifat korosif

3.2.2 Peralatan

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

2. Gelas Ukur 3. Beaker Glass

4. Ayakan (siever) dengan ukuran 100 meshdan 250 mesh 5. Alas Kaca

6. Batang Pengaduk 7. Plastisin

8. Mikrometer sekrup digital Mitutoyo 9. Alat uji Bentur

10.Alat Uji Tarik

11.Scanning Electron Microscopy(SEM) ZEISS-MAX 10

12.Fourier Transform Infra-Red (FTIR) SHIMADZU IR-PRESTIGE 21 3.3TAHAPAN PENELITIAN

Adapun tahapan – tahapan penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Penyediaan Bahan Baku

Abu sekam padi hitam diambil dari Kilang Padi Ginting yang berada di Jalan Tanjung Selamat Kecamatan Sunggal. Sebelum digunakan abu sekam padi hitam terlebih dahulu dikeringkan di bawah terik matahari dan diayak dengan ukuran ayakan 100 mesh dan 250 mesh. Sedangkan Poliester tak jenuh dan katalis MEKP dibeli dari PT.Justus Kimia Raya.

2. Pencampuran

Semua bahan baku yang telah disiapkan masuk ketahap pencampuran. Semua bahan baku dicampurkan dengan perbandingan komposisi poliester dengan pengisi abu sekam padi hitam 100:0, 95:5; 90:10, 85:15, 80:20 (b/b) didalam beaker glass dan diaduk sampai rata.

3. Pencetakan

Campuran dicetak di sebuah alas kaca yang diatasnya telah diolesi release agent. Release agent berfungsi agar komposit mudah diangkat dan tidak lengket dengan kaca. Setelah itu, komposit didiamkan selama ± 24 jam. Lalu komposit yang telah mengeras, diangkat dari cetakan dan dilakukan pengujian. Gambar 3.1 menunjukkan cetakan plastisin yang telah disediakan untuk pembuatan komposit.

Gambar 3.1 Cetakan Penyediaan Komposit 4. Pengujian

Komposit yang telah mengeras, kemudian diuji sifat mekaniknya seperti kekuatan bentur (impact strength), kekuatan tarik (tensile strength), kekuatan lentur (flexural strength), karakteristikFTIR (Fourier Transform Infra Red) dan SEM (Scanning Electron Microscope). Pengujian kekuatan bentur (impact strength), kekuatan lentur (flexural strength),kekuatan tarik (tensile strengt) dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Teknik, Departemen

Teknik Kimia,karakteristikFTIR(Fourier Transform Infra Red) di LaboratoriumFarmasi Fakultas Farmasi,Universitas Sumatera Utara, sedangkan untuk pengujian SEM (Scanning Electron Microscope) sampel komposit hasil uji tarik diLaboratorium Fisika Terpadu Universitas Negeri Medan dan di Aceh.

3.4 PROSEDUR PENELITIAN

3.4.1 Penyediaan Komposit Poliester Berpengisi Abu Sekam Padi Hitam dengan Katalis Metil Etil Keton Peroksida (MEKP)

Komposit dapat dibuat dengan prosedur sebagai berikut :

1. Abu sekam padi berwarna hitam diayak terlebih dahulu dengan ayakan (siever) dengan ukuran 100 mesh.

2. Resin polyester dicampurkan dengan katalis metil etil keton peroksida (MEKP) dengan konsentrasi 0,01 (b/b) dari jumlah matriks.

3. Campuran diaduk sampai homogen.

4. Dibuat campuran dengan perbandingan matriks dengan pengisi adalah 100:0, 95:5, 90:10, 85:15 dan 80:20 (b/b) dan ukuran partikel 100 mesh ke dalam beaker glass.

5. Campuran kemudian dicetak ke dalam cetakan plastisin yang terlebih dahulu disediakan.

6. Ditunggu hingga kering ±24 jam lalu dilepaskan dari cetakan.

7. Dilakukan pengujian terhadap komposit yaitu uji kekuatan bentur (impact strength), kekuatan lentur (flexural strength), dan kekuatan tarik (tensile strengt), karakteristik FTIR dan SEM.

8. Dilakukan prosedur yang sama untuk ukuran partikel 250 mesh, dengan perbandingan komposisi yang sama.

Unsaturated Poliest

MEKP 1 %

Abu sekam padi hitam

Diaduk menggunakan spatula

Dicampur dengan perbandingan komposisi 100:0; 95:5;90:10;85:15;80:20

Kekuatan tari

Kekuatan l t Kekuatan

be

Uji

Didiamkan hingga kering ±24 jam lalu dilepaskan dari cetakan Dicetak pada cetakan plastisin sesuai bentuk analisa

Diayak dengan ukuran partikel 100 mesh dan 250 mesh

SEM FTIR

3.4.2 Flowchart Penyediaan Komposit Poliester Berpengisi Abu Sekam Padi Hitam

Flowchart penyediaan komposit poliester berpengisi abu sekam padi hitam ditunjukkan pada Gambar 3.2 di bawah ini:

3.4.3 Pengujian Komposit

3.4.3.1 Analisis Fourier Transform Infra-Red (FT-IR)

Sampel yang dianalisis yaitu berupa poliester tidak jenuh, abu sekam padi hitam,dan komposit poliester tidak jenuh berpengisi abu sekam padi hitamuntuk melihat apakah ada terbentuk atau tidak terbentuknya gugus baru. Analisa FT-IR dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara.

3.4.3.2 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength)ASTM D 638 Tipe IV

Sifat mekanis biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekukatan tarik (τt) 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 3.3 menunjukkan dimensi dari spesimen uji tarik.

1 mm

19 mm

57 mm 13 mm

115 mm 165 mm

Komposit hasil spesimen dipilih dan dipotong membentuk spesimen untuk pengujian kekuatan tarik (uji tarik). Pengujian kekuatan tarik dilakukan dengan tensometer terhadap tiap spesimen dengan ketebalan 4 mm. Tensometer terlebih dahulu dikondisikan pada beban 100 kgf dengan kecepatan 50 mm/menit, kemudian dijepit kuat dengan penjepit yang ada dialat. Mesin dihidupkan dan spesimen akan tertarik ke atas spesimen diamati sampai putus, dicatat tegangan maksimum dan regangannya.

3.4.3.3 Uji Kekuatan Lentur (Flexural Strength)ASTM D790

Spesimen yang akan diuji kekuatan lenturnya memiliki bentuk slab dan pengujian dilakukan dengan perlakuan uji tiga titik tekuk (three point bend test). Gambar 3.3 menunjukkan dimensi spesimen uji lentur.

12,7 mm

6,4 mm

3 mm

Gambar 3.4 Dimensi Spesimen Uji Lentur

3.4.3.4 Uji Kekuatan Bentur(Impact Strength) ASTM D4812-11

Spesimen yang akan diuji bentur mengikuti metoda Unnotched Izod. Gambar 3.5 menunjukan dimensi spesimen uji bentur.

60,5 mm

12,5

mm

5

mm

Gambar 3.5 Dimensi Spesimen Uji Bentur

Sampel yang dianalisis yaitu patahan specimen hasil uji tarik komposit poliester tidak jenuh berpengisi abu sekam padi hitam dengan salah satu komposisi yang memiliki sifat paling baik diantara variabel yang ada untuk melihat perubahan morfologi yang terjadi pada patahan komposit.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1KARAKTERISTIK FTIR (FOURIER TRANSFORM INFRA RED) POLIESTER TIDAK JENUH (PTJ), ABU SEKAM PADI HITAM (ASPH) DAN KOMPOSIT POLIESTER TIDAK JENUH BERPENGISI ABU SEKAM PADI HITAM (ASPH)

KarakterisasiFTIR (Fourier Transform Infra Red) Poliester Tidak Jenuh, abu sekam padi hitam dan komposit poliester tidak jenuh berpengisi abu sekam padi hitam dilakukan untuk mengidentifikasi gugus fungsi dari senyawa poliester tidak jenuh, abu sekam padi hitam dan komposit berpengisi abu sekam padi hitam (ASPH).Karakteristik FTIR dari poliester tidak jenuh dapat dilihat pada Gambar 4.1 di bawah ini

2918,30

Gambar 4.1 Karakteristik FTIR Poliester Tidak Jenuh

Pada Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa didalam poliester tidak jenuh memiliki gugus C=O pada panjang gelombang 1735,93 cm-1, gugusC=C pada panjang gelombang 1446,61 cm-1mengindikasikan adanya ikatan rangkap dua yang terdapat dalam poliester tidak jenuh, gugus C-O pada panjang gelombang 1735,93 cm-1, gugusC-H pada panjang gelombang 2918,30 cm-1 dan gugus O-H pada panjang gelombang 3024,38 cm-1.

Variasi gugus fungsi poliester tidak jenuh disebabkan oleh adanya campuran asam yang berbeda, glikol, dan monomer-monomer yang memiliki sifat berbeda dalam proses pembuatan poliester tidak jenuh [32] sehingga poliester tidak jenuh memiliki sifat yang bervariasi seperti penyusutan yang rendah, dapat dicetak pada suhu ruangan, viskositas yang sangat rendah, ketahanan termal yang baik dan mengeluarkan aroma khas stirena ketika terpapar di lingkungan. Dari hasil FTIR poliester tidak jenuh dapat dilihat bahwa gugus -OH pada panjang gelombang 3024,38 cm-1 menunjukkan adanya potensi interaksi antara gugus -OH dengan gugus fungsi pada pengisi abu sekam padi hitam (ASPH).

Karakteristik FTIR dari abu sekam padi hitam dapat dilihat pada Gambar 4.2 di bawah ini.

1290,38 3024,38

Gambar 4.2 Karakteristik FTIR Abu Sekam Padi Hitam

Dari hasil FTIR abu sekam padi hitam dapat dilihat bahwa puncak (peak) yang muncul begitu menonjol. Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa di dalam abu sekam padi hitam memiliki gugus C=O pada panjang gelombang 2850,79 cm-1, gugusC-H pada panjang gelombang 2920,23 cm-1, gugus Si-O pada panjang gelombang 1099,43 cm-1, gugus O-H pada panjang gelombang 2349,30 cm-1 ,terdapat juga gugus Si-H pada panjang gelombang 794,67 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus hidrat yang terikat dengan Si.

Karakteristik FTIR dari komposit poliester tidak jenuh berpengisi abu sekam padi hitam dapat dilihat pada Gambar 4.3 di bawah ini.

2920,23

2850,79 2349,30

1099,43

Gambar 4.3Karakteristik FTIR Komposit Poliester Tidak Jenuh berpengisi ASPH

Pada Gambar 4.3 dapat kita lihat bahwa adanya gugus Si-H terikat pada komposit UPR-ASPH pada hasil karakteristik FTIR. Dari gambar juga dapat dilihat bahwa tidak adanya reaksi yang dihasilkan antara pengisi abu sekam padi hitam (ASPH) dengan matriks poliester tidak jenuh (PTJ).Hal ini diperkuat dengan tidak munculnya gugus baru pada komposit PTJ-ASPH. Pada Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa terdeteksinya gugus C=O pada bilangan 1728,22 cm-1 menunjukkan potensi interaksi antara gugus C=O yang ada pada abu sekam padi hitam pada 2850,79 cm -1

dan gugus C=Opada poliester tidak jenuh yang terdeteksi pada bilangan 1735,93 cm-1. Dari hasil analisis untuk komposit poliester-abu sekam padi hitam, memiliki hasil identifikasi pembacaan gugus yang sama pada poliester murni, tidak ada gugus baru yang terdeteksi setelah penambahan abu sekam padi hitam sebagai pengisi kedalam poliester sebagai fasa matriks. Demikian juga untuk gugus O-Hdapat dilihat dari hasil FTIR poliester tidak jenuh menunjukkan adanya potensi interaksi antara gugus -OH dengan gugus fungsi pada pengisi abu sekam padi hitam (ASPH). Beberapa gugus fungsi lain yang terdeteksi yaitu gugus C – Hpada poliester dan komposit poliester, C – H pada abu sekam padi hitam, C = O, dan C=C, serta gugus fungsi Si-H. Terdeteksinya gugus – H, pada komposit Poliester berpengisi abu

2920,23

1728,22

744,52

621,08 2349,30

PTJ Murni ASPH

Komposit PTJ-ASPH

sekam padi hitam mengindikasikan bahwa poliester sebagai fasa matriks telah berinteraksi dengan abu sekam padi hitam sebagai pengisi.

4.2PENGARUH KOMPOSISIBAHAN PENGISI DAN UKURAN PARTIKEL TERHADAP KEKUATAN TARIK KOMPOSIT POLIESTER TIDAK JENUH BERPENGISI ABU SEKAM PADI HITAM (PTJ-ASPH)

Gambar 4.4menunjukkankomposisi dan ukuran partikel terhadap kekuatan tarik komposit poliester tidak jenuh berpengisi abu sekam padi hitam.

Gambar4.4 Pengaruh Komposisi Dan Ukuran Partikel Bahan Pengisi TerhadapKekuatan Tarik Komposit PTJ Berpengisi ASPH

Dari Gambar4.4 dapat dilihat bahwa kekuatan tarik bahan komposit menurun seiring dengan naiknya kandungan bahan pengisi, yaitu 24,413 MPa (rasio 95/5); 22,655 MPa (rasio 90/10); 17,573 MPa (rasio 85/15) ; 16,895 MPa (rasio 80/20) untuk ukuran partikel 100 mesh dan 24,689 MPa (rasio 95/5); 23,693 MPa (rasio 90/10); 21,924 MPa (rasio 85/15) ; 18,824 MPa (rasio 80/20) untuk ukuran partikel 250 mesh. Hal ini disebabkan oleh karena semakin banyak jumlah abu sekam padi hitam sebagai pengisi dapat membuat daerah antarfasa menjadi lemah sehingga kekuatan yang dimiliki bahan komposit untuk menerima tegangan (stress) menurun. Hal ini didukung oleh teori yang menyatakan bahwa peningkatan kandungan bahan pengisi menyebabkan terbentuknya aglomerat yang besar pada partikel pengisi.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

95/5 90/10 85/15 80/20 Murni

K ek u at an T ar ik ( M P a)

Perbandingan Matriks dengan Pengisi

100 mesh 250 mesh murni

Ketika tingkat aglomerasi meningkat, maka interaksi antara pengisi dan matriks menjadi lemah [33].

Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa kekuatan tarik maksimum berada pada rasio 95/5 untuk ukuran partikel 100 dan 250 mesh, yaitu sebesar 24,413 MPa dan 24,689 MPa. Nilai kekuatan tarik maksimum komposit poliester tidak jenuh berpengisi abu sekam padi hitam tersebut berada di bawah nilai kekuatan tarik untuk poliester tidak jenuh murni yaitu sebesar 38,247 MPa. Hal ini disebabkan ketidakmampuan pengisi mendukung transfer tegangan yang merata dari matriks polimer, sehingga mekanisme penguatan oleh adanya abu sekam padi tidak terjadi dengan baik. Faktor lain ialah ketidakompebilitasnya abu sekam padi terhadap poliester. Abu sekam padi bersifat hidrofilik sedangkan matriks polimer bersifat hidrofobik sehingga mengakibatkan kekuatan tarik menurun dan membuat nilai kekuatan komposit berada dibawah matriks murninya [34].

Adapun nilai kekuatan tarik pada pengisi abu sekam padi hitam dengan ukuran partikel 250 mesh lebih tinggi dibandingkan dengan nilai kekuatan tarik dengan ukuran partikel 100 mesh.Hal ini disebabkan oleh semakin kecil ukuran maka semakin luas permukaan, sehingga interaksi antara pengisi dengan matriks akan relatif kuat. Hal ini diperkuat oleh teori yang menyatakan bahwa reaksi antafasaakan meningkat dengan semakin kecilnya ukuran partikel pengisi komposit [35]. Rata – rata ukuran partikel yang lebih kecil menunjukkan nilai kekuatan tarikyang lebih tinggi [33].

4.3 PENGARUH KOMPOSISIBAHAN PENGISI DAN UKURAN PARTIKEL TERHADAP SIFAT PEMANJANGAN PADA SAAT PUTUS

(ELONGATION BREAK) KOMPOSIT POLIESTER TIDAK JENUH (PTJ)

Pengaruh komposisibahan pengisi dan ukuran partikel bahan pengisi abu sekam padi hitam (ASPH) terhadap sifat pemanjangan pada saat putus (Elongation Break) kompositpoliester tidak jenuh (PTJ) dengan ukuran partikel 100 dan 250 mesh dapat dilihat pada Gambar 4.5 dibawah ini

Gambar 4.5 Pengaruh Komposisi Dan Ukuran Partikel Bahan Pengisi Terhadap Pemanjangan Pada Saat Putus Komposit PTJ Berpengisi ASPH

Pada Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa dengan penambahan bahan pengisi serta meningkatnya ukuran partikel maka menurunkan pemanjangan pada saat putus untuk semua ukuran partikel. Hal ini disebabkan karena penambahan pengisi akan meningkatkan kekakuan pada bahan komposit karena bahan pengisi tersebut dapat menurunkan deformabilitas komposit, penurunan ini terjadi pada daerah interfasa, sehingga semakin banyak daerah interfasa yang terbentuk, maka akan semakin mengurangi kemampuan pemanjangan saat putusnya [36].

Penambahan filler menyebabkan matriks akan kehilangan sifat elastisnya sehingga bahan lebih rapuh. Terjadi penurunan perpanjangan saat putus karena pengurangan volume matriksnya karena sifat elastis hanya diperoleh dari matriksnya saja. hal ini menunjukkan penambahan abu sekam padi mengurangi elastisitas matriksnya sehingga menyebabkan komposit akan semakin kaku [36]. 4.4 PENGARUH KOMPOSISIBAHAN PENGISI DAN UKURAN PARTIKEL TERHADAP NILAI MODULUS YOUNG KOMPOSIT POLIESTER

TIDAK JENUH (PTJ)

Pengaruh komposisibahan pengisi dan ukuran partikel bahan pengisi abu sekam padi hitam (ASPH) terhadap nilai modulus Young kompositpoliester tidak jenuh

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000

95/5 90/10 85/15 80/20 Murni

P em an jan gan s aat p u tu s ( % )

Perbandingan Matriks dengan Pengisi

100 mesh 250 mesh murni

(PTJ) dengan ukuran partikel 100 dan 250 mesh dapat dilihat pada Tabel dibawah ini.

Tabel 4.1 Nilai Modulus Young Poliester Tidak Jenuh (PTJ) dan Komposit PTJ Berpengisi ASPH untuk ukuran partikel 100 mesh

Material Modulus Young [MPa] PoliesterTidakJenuh (PTJ) 306,0957

Komposit PTJ-ASPH 95/5 314,8033

Komposit PTJ-ASPH90/10 323,7464

Komposit PTJ-ASPH85/15 335,5422

Komposit PTJ-ASPH 80/20 363,6138

Tabel 4.2 Nilai Modulus Young Poliester Tidak Jenuh (PTJ) dan Komposit PTJ Berpengisi ASPH untuk ukuran partikel 250 mesh

Material Modulus Young [MPa] PoliesterTidakJenuh (PTJ) 306,0957

Komposit PTJ-ASPP 95/5 379,1358 Komposit PTJ-ASPP 90/10 480,2895 Komposit PTJ-ASPP 85/15 482,6136 Komposit PTJ-ASPP 80/20 595,7345

Modulus Young merupakan suatu parameter yang menunjukkan sifat yang dinamakan kekakuan (stiffness) dimana nilai Modulus Young yang kecil menunjukkan bahan yang fleksibel dan nilai Modulus Young yang besar menunjukkan bahan yang kekakuan dan kegetasan (stiffness and rigidity) [37].

Tabel 4.1 dan Tabel 4.2 menunjukkan bahwa semakin banyak kandungan bahan pengisi ASPH yang ditambahkan ke dalam matriks maka semakin tinggi pula nilai modulus Young komposit. Dari kedua tabel diatas, dapat kita lihat bahwa nilai modulus Young untuk komposit PTJ-ASPH 80/20 memiliki nilai Modulus Young terbesar baik untuk ukuran partikel 100 dan 250 meshyaitu 363,6138 MPa dan 595,7345 MPa. Ini menunjukkan bahwa poliester tidak jenuh yang sifatnya sudah kaku getas apabila ditambahkan pengisi dengan abu sekam padi hitam akan membuat komposit semakin kaku dan getas [38]. Adapun nilai Modulus Young dari komposit poliester tidak jenuh berpengisi ASPH yang berukuran partikel 250mesh lebih tinggi dibandingkan dengan yang berukuran 100mesh. Dapat kita lihat ukuran partikel mempengaruhi nilai modulus Young. Semakin kecil ukuran partikel dari bahan pengisinya semakin besar luas permukaan yang menahan beban sehingga nilai modulus Young yang dihasilkan akan semakin besar [39].

4.5.PENGARUH KOMPOSISIBAHAN PENGISI DAN UKURAN PARTIKEL

TERHADAP KEKUATAN LENTUR

(FLEXURALSTRENGTH)KOMPOSIT POLIESTER TIDAK JENUH

(PTJ) BERPENGISI ASPH

Pengaruh komposisi dan ukuran partikel bahan pengisi abu sekam padi hitam (ASPH) terhadap kekuatan lentur kompositpoliester tidak jenuh (PTJ) dengan ukuran partikel 100 dan 250meshdapat dilihat pada Gambar 4.6 di bawah ini

Gambar 4.6 Pengaruh Komposisi Dan Ukuran Partikel Bahan Pengisi Terhadap Kekuatan Lentur Komposit PTJ Berpengisi ASPH

Dari hasilujilenturkompositberpengisi abu sekam padi hitamdiperolehbahwakekuatanlenturbahankomposit menurun seiringdengannaiknyakandungan bahan pengisi, yaitu 6,204 MPa (rasio 95/5); 5,154MPa (rasio 90/10); 4,958 MPa (rasio 85/15) dan 4,780MPa(rasio80/20) untuk ukuran partikel 100 mesh dan 5,001 MPa (rasio 95/5); 4,419 MPa (rasio 90/10); 3,251 MPa (rasio 85/15) ; 3,082 MPa (rasio 80/20) untuk ukuran partikel 250 mesh.Hal ini disebabkan oleh semakin banyaknya pengisi abu sekam padi hitam yang diberikan pada bahan matriks poliester tidak jenuh, berarti semakin banyak kandungan silika di dalam komposit, dimana silika meyebabkan interaksi permukaan yang rendah dengan sebagian besar polimer karena sifat kimianya[40].

1,000 10,000 100,000

95/5 90/10 85/15 80/20 Murni

K ekuat an L ent ur ( M P a)

Perbandingan Matriks dengan Pengisi

100 mesh 250 mesh Murni

Dari hasil uji lentur komposit poliester tidak jenuh berpengisi abu sekam padi hitam diperoleh bahwa untuk komposisi 100 dan 250mesh pada semua ukuran partikel belum mampu meningkatkan kekuatan lentur poliester tidak jenuh murni, dimana kekuatan lentur poliester tidak jenuh murni sebesar 99,903 MPa. Kekuatan lentur maksimum diperoleh pada ukuran partikel 100mesh dengan rasio 95/5 yaitu sebesar 6,204 MPa, dari gambar diatas juga dapat dilihat bahwa peningkatan komposisi pengisi menyebabkan penurunan kekuatan lentur komposit untuk semua ukuran partikel. Hal ini terjadi karena UPR memiliki senyawa multi komponen di dalamnya sehingga pada saat proses cured terjadi maka struktur tidak terdistribusi secara homogen. Ketika senyawa multi komponen (supramolekular) diberikan suatu tegangan, maka distribusi stress tidak begitu merata[41]. Hal ini akan membuat interaksi adhesi antar (interfacial adhesion) muka meningkat dan membuat tegangan permukaan bahan menurun. Sebagai akibatnya ketika pengisi ditambahkan ke dalam matriks UPR, maka stress yang diterima oleh komposit akan semakin rendah bila dibandingkan dengan UPR murni.

Penurunan kekuatan lentur komposit terjadi pada ukuran partikel 250 mesh. Hal ini disebabkan karena ukuran partikel yang terlalu kecil sehingga saat dikenakan gaya pada saat proses pengujian partikel tidak dapat menahan gaya (tegangan) yang ditransfer oleh matriks [42].

4.6 PENGARUH KOMPOSISI BAHAN PENGISIDAN UKURAN PARTIKEL BAHANPENGISITERHADAP KEKUATAN BENTUR (IMPACT

STRENGTH) KOMPOSIT POLIESTER TIDAK JENUH (PTJ)

BERPENGISI ASPH

Gambar 4.7menunjukkan pengaruh komposisi bahan pengisi dan ukuran partikel bahan pengisi abu sekam padi hitam (ASPH) terhadap kekuatan bentur kompositpoliester tidak jenuh (PTJ) dengan ukuran partikel 100 dan 250 mesh.

Gambar 4.7 Pengaruh Komposisi Dan Ukuran Partikel Bahan Pengisi Terhadap Kekuatan Bentur Komposit PTJ Berpengisi ASPH

Dari Gambar 4.7 diatas dapat dilihat bahwanilai uji bentur komposit PTJ berpengisi ASPH, yaitu 3774,23 J/m2 (rasio 95/5); 4185,3 J/m2 (rasio 90/10); 3013 J/m2 (rasio 85/15); dan 3391,36 J/m2 (rasio 80/20) untuk ukuran partikel 100 mesh dan 2738,33 J/m2 (rasio 95/5); 3369,4 J/m2 (rasio 90/10); 4839,46 J/m2 (rasio 85/15); dan 4018,693 J/m2 (rasio 80/20) untuk ukuran partikel 250 mesh. Nilai kekuatan benturkomposit berpengisi tersebut berada di bawah nilai kekuatan bentur untuk poliester tidak jenuh murni yaitu sebesar 4413,667 J/m2 kecuali untuk rasio 80/20 ukuran partikel 250 meshnilai kekuatan bentur berada di atas poliester tidak jenuh murni.

Peningkatan kekuatan bentur ini disebabkan karena adanya peran pengisi dalam meningkatkan ketahanan bentur dari komposit, dalam hal ini pengisi berperan sebagai pembentuk titik dimana mulainya pematahan (crack formation) dan media pemindahan tegangan (stress transferring medium) [43]. Dari Gambar 4.7 juga dapat dilihat bahwa dengan semakin kecilnya ukuran partikel maka meningkatkan kekuatan bentur komposit. Hal ini disebabkan karena semakin kecil ukuran partikel maka semakin luas permukaan maka akan lebih mudah terdistribusi secara merata ke

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

95/5 90/10 85/15 80/20 Murni

K ekuat an B ent ur ( J/ m ²)

Perbandingan Matriks dengan Pengisi

100 mesh 250 mesh murni

seluruh bagian matriks dan akan membentuk daerah antarfasa yang lebih banyak, sehingga transfer tegangan antara matriks dan pengisi dapat terjadi [41].

Kekuatan bentur maksimum diperoleh pada ukuran partikel 250 mesh dengan rasio 85/15 yaitu sebesar 4839,46 J/m2. Namun terjadi penurunan kekuatan bentur pada rasio 80/20. Hal ini disebabkan karena semakin banyak jumlah partikel sebagai pengisi ditambahkan, sedangkan jumlah matriks semakin menurun, sehingga matriks tidak mampu membasahi seluruh bagian permukaan partikel sehingga akan memicu pembentukan fraksi kosong (void) di dalam struktur komposit [36].

4.7KARAKTERISTIK SEM (SCANNING ELECTRON MICROSCOPE) KOMPOSIT PTJ BERPENGISI ASPH DENGAN RASIO 95/5 PADA 100 DAN 250 MESH.

Gambar 4.8 menunjukkan gambar hasil analisis SEM, adapun sampel yang dianalisa yaitu patahan spesimen hasil pengujian kekuatan tarik untuk komposit

komposit poliester tidak jenuh berpengisi abu sekam padihitam dengan perbandingan 95/5 pada 100 mesh.

Gambar 4.8 Komposit PTJ-ASPH 95/5 100 mesh dengan perbesaran 100x Dari Gambar 4.8 dapat dilihat morfologi patahan uji tarik dari komposit poliester tidak jenuh berpengisi abu sekam padi hitam 95/5 dengan ukuran partikel 100 meshpermukaan yang tidak merata dan penyebaran partikel yang tidak merata.

Pengisi ASPH

Matrik

Matrik

Pengisi Void

Gambar 4.9 Komposit PTJ-ASPH 95/5 250 mesh dengan perbesaran 100x Dari Gambar 4.9 dapat dilihat morfologi patahan uji tarik dari komposit poliester tidak jenuh berpengisi abu sekam padi hitam 95/5 dengan ukuran partikel 250 mesh terlihat permukaan yang merata dan penyebaran partikel yang sedikit merata serta beberapa celah kosong berukuran kecil bekas peninggalan partikel yang tercabut. munculnya void sedikit pada komposit ini menunjukkan komposit tersebut lemah. Void juga dapat mempengaruhi ikatan antara serat dan matrik, yaitu adanya celah pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat menyebabkan matrik tidak akanmampu mengisi ruang kosong pada cetakan. Bila komposit tersebut menerima beban, maka daerah tegangan akan berpindah ke daerah void sehingga akan mengurangi kekuatan komposit tersebut [13].

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1KESIMPULAN

Dari hasil analisis spektrum (FT-IR), uji kekuatan tarik, uji pemanjangan pada saat putus, uji lentur, dan uji bentur komposit poliester tidak jenuh (PTJ) serta uji Scannning Electron Microscope (SEM) dan berpengisi abu sekam padi hitam dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain :

1. Dari hasil analisis karakterisasi FT-IR terhadap poliester tidak jenuh (PTJ), abu sekam padi hitam (ASPH), dan komposit PTJ berpengisi ASPH diketahui terdapat gugus C=O dan gugus O-H yang menandakan telah terjadinya interaksi

2. Pengisi abu sekam padi hitam menurunkan kekuatan tarik komposit PTJ-ASPH rasio 95/5 untuk ukuran partikel 100 dan 250 mesh, yaitu sebesar 24,413 MPa dan 24,689 MPa dari PTJ murni yaitu sebesar 38,247 MPa.

3. Dari hasil nilai Modulus Yong dapat dilihat bahwa nilai Modulus Young akan meningkat dengan bertambahnya kandungan bahan pengisinya. nilai Modulus Yong paling besar terdapat pada ukuran partikel 100 dan 250 mesh dengan rasio 80:20 yakni 363,6138 MPa dan 595,7345 MPa.

4. Dari hasil analisis sifat pemanjangan pada saat putus komposit, meningkatnya kandungan abu sekam padi hitam, maka sifat pemanjangan pada saat putus cenderung akan semakin menurunsehingga meningkatkan kekakuan pada bahan komposit.

5. Pengisi abu sekam padi hitam belum mampu meningkatkan kekuatan lentur komposit, dimana kekuatan lentur maksimal diperoleh pada rasio 95:5 untuk ukuran partikel 100 dan 250 mesh yaitu sebesar 5,154 MPa dan 5,001 Mpa berada di bawah kekuatan lentur PTJ murni yaitu sebesar 99,903 MPa.

6. Dari hasil analisis sifat kekuatan bentur komposit dengan pengisi abu sekam padi hitam menunjukkan bahwa nilai kekuatan bentur akan semakin meningkat untuk ukuran partikel 100 mesh dan 250 mesh yaitu sebesar 4185,3 J/m2 (rasio 90/10) dan 4839,46J/m2 (rasio 85/15) berada diatas kekuatan bentur murni yaitu 4413,667 MPa.

7. Peningkatan nilai kekuatan bentur didalam komposit poliester tidak jenuh berpengisi abu sekam padi hitam disebabkan karena adanya peran pengisi didalam proses tersebut. Pengisi mampu meningkatkan nilai kekuatan bentur dari komposit tersebut.

5.2 SARAN

Demi kesempurnaan penelitian ini, maka peneliti menyarankan :

1. Diperlukan perlakuan awal pada abu sekam padi hitam seperti perlakuan penggandeng (coupling agent) ataupun treatment pada pengisi agar meningkatkan interaksi antara matriks dengan pengisi.

Gambar B.3 Komposit Poliester Tidak Jenuh – ASPH

B.2 ALAT UNIVERSAL TESTING MACHINE (UTM) GOTECH AL-7000M

B.3 ALAT UNIVERSALTESTING MACHINE (UTM) GOTECH AL-7000M

GRID FLEXURAL

B.4 ALAT IMPACT TESTER GOTECH

Gambar B.5 Alat Impact Tester GOTECH

B.5 FOURIER-TRANSFORM INFRA-RED (FTIR) SHIMADZU IR- PRESTIGE 21

B.6 SCANNING ELECTRON MICROSCOPY (SEM) JEOL-JSM-6510LV

LAMPIRAN C

HASIL PENGUJIAN LAB ANALISIS DAN

INSTRUMEN

C.1 HASIL FTIR POLIESTER TIDAK JENUH (PTJ)

Gambar C.1 Hasil FTIR Poliester Tidak Jenuh (PTJ)

C.3 HASIL FTIR KOMPOSIT PTJ-ASPH