91
4.16 PENGARUH KOMPOSISI SERBUK SERAT AMPAS TEBU TERMODIFIKASI TERHADAP KEKUATAN TARIK
TENSILE STRENGTH KOMPOSIT HIBRID PLASTIK BEKAS KEMASAN
GELAS PBKG JENIS POLIPROPILENA Gambar 4.9 menunjukkan pengaruh komposisi pengisi serbuk serat ampas
tebu termodifikasi terhadap kekuatan tarik tensile strength komposit hibrid plastik bekas kemasan gelas PBKG jenis polipropilena berpengisi serbuk serat
ampas tebu termodifikasi SSAT dan serbuk serat kaca SSK dengan dan tanpa penambahan bahan penyerasi maleat anhidrida - g - polipropilena MAPP.
Keterangan : -
abcd = perbandingan komposisi PBKGSSATSSKMAPP
Gambar 4.9 Pengaruh Komposisi Serbuk Serat Ampas Tebu Termodifikasi Terhadap Kekuatan Tarik Tensile Strength Komposit Hibrid Plastik Bekas
Kemasan Gelas PBKG Jenis Polipropilena Dari hasil uji tarik komposit hibrid PBKG berpengisi SSAT dan SSK
dengan penyerasi MAPP diperoleh bahwa kekuatan tarik bahan komposit meningkat secara signifikan dengan naiknya komposisi pengisi alami, yaitu 23,8
MPa rasio 7810102 ; 26,7 MPa rasio 6820102 ; dan kemudian menurun menjadi 24,3 MPa rasio 5830102 dan 21,8 MPa rasio 4840102. Pada
komposit hibrid PBKG berpengisi SSAT dan SSK tanpa penyerasi MAPP
19,1 21,2
30,3
17,9 23,8
16,3 26,7
14,3 24,3
11,2 21,8
5 10
15 20
25 30
35
K ek
u at
an T
ar ik
M P
a
Perbandingan Matriks, Pengisi dan Penyerasi
Universitas Sumatera Utara
92 diperoleh penurunan kekuatan tarik dengan bertambahnya komposisi pengisi
alami, yaitu 17,9 MPa rasio 8010100 ; 16,3 MPa rasio 7020100 ; 14,3 MPa rasio 6030100 ; dan 11,2 MPa rasio 5040100. Nilai kekuatan tarik
tertinggi terdapat pada komposit PBKG berpengisi serat kaca yang menggunakan bahan penyerasi MAPP, yaitu 30,3 MPa.
Kekuatan tarik adalah sebuah parameter yang menunjukkan seberapa banyak tegangan berupa tarikan yang dapat diterima material sebelum pada
akhirnya putus. Pada komposit hibrid yang tidak menggunakan penyerasi MAPP, terjadi penurunan sifat kekuatan tarik seiring dengan bertambahnya komposisi
pengisi alami. Nilai kekuatan tarik yang diperoleh lebih rendah daripada matriks PBKG murni tanpa pengisi. Hal ini disebabkan oleh ikatan interfasa yang buruk
antara matriks dan pengisi yang mengakibatkan hanya sedikit tegangan yang dapat dipindahkan dari matriks ke pengisi [61]. Bertambahnya jumlah pengisi
mengakibatkan perpindahan tegangan dari matriks ke pengisi semakin sulit karena bertambahnya kontak antar pengisi. Hasil yang sama juga diperoleh oleh Anand
R. Sanadi, dkk 1995 [63] dan Chuai, dkk 2001 [64] bahwa penambahan jumlah pengisi dapat menurunkan kekuatan tarik komposit tanpa menggunakan
penyerasi. Penambahan serat kaca juga memberikan peranan dalam meningkatkan
kekuatan tarik. Hal ini dapat dilihat pada komposit hibrid dengan rasio 881002 diperoleh kekuatan tarik 21,2 MPa. Penambahan serat kaca meningkatkan
kekuatan tarik komposit hibrid dengan rasio 7810102 menjadi 23,8 MPa. Adanya peningkatan sebesar 12,3 ini disebabkan oleh sifat serat kaca yang
memang memiliki kekuatan tarik tinggi 1,7 - 3,5 GPa [26]. Sebaliknya, penambahan pengisi SSAT pada komposit serat kaca menurunkan kekuatan tarik
dari komposit tersebut. Hal ini dapat dilihat pada komposit hibrid dengan rasio 880102 diperoleh kekuatan tarik 30,3 MPa. Penambahan SSAT menurunkan
kekuatan tarik komposit hibrid dengan rasio 7810102 menjadi 23,8 MPa. Adanya penurunan sebesar 21,4 ini disebabkan oleh sifat SSAT yang memiliki
kekuatan tarik 140 MPa [42] lebih rendah dari serat kaca. Sifat kekuatan tarik komposit hibrid bergantung pada sifat masing - masing pengisi, dispersi pengisi
dan adhesi antara matriks dan pengisi [62].
Universitas Sumatera Utara
93 Peningkatan kekuatan tarik seiring bertambahnya komposisi pengisi alami
dengan penggunaan MAPP menunjukkan bahwa ada pengaruh penambahan pengisi alami dalam peningkatan sifat kekuatan tarik komposit. Hal ini
menunjukkan bahwa adanya ikatan yang baik antara matriks dan pengisi pada daerah interfasa [26]. Peningkatan ikatan interfasa disebabkan oleh adanya reaksi
antara maleat anhidrida pada MAPP dengan gugus hidroksil –OH pada selulosa
dan hemiselulosa komposisi utama SSAT yang menghasilkan senyawa ester. Pada reaksi esterifikasi ini, rantai polipropilena yang terdapat pada MAPP
terekspos pada permukaan SSAT. Rantai polipropilena yang terekspos ini kemudian terdifusi ke dalam matriks PBKG jenis polipropilena. Pada proses ini,
terbentuklah suatu „jembatan‟ pada daerah interfasa yang menghubungkan SSAT dan matriks PBKG jenis polipropilena. Mekanisme yang sama juga terjadi pada
reaksi MAPP dengan serat kaca yang dominan dengan komponen silikon dioksida SiO
2
. Mekanisme pembentukan ikatan interfasa dapat dilihat pada Gambar 4.10 berikut.
C C
CH
3
H
H O
O O
+ Serat OH
C C
CH
3
H
H
O CH
2
CH C
O
Serat
O OH
C MAPP
MBF
C C
CH
3
H
H C
C CH
3
H
H
O CH
2
CH C
O
Serat
O OH
C C
C CH
3
H
H
O CH
2
CH C
O
Serat
O C
OH H
C C
CH
3
H
H H
Matriks PBKG Jenis Polipropilena
a
Universitas Sumatera Utara
94
C C
CH
3
H
H O
O O
+ Serat Si
C C
CH
3
H
H
O CH
2
CH C
O Serat
O C
MAPP SSK
O Si
O O
O
Si O
Si O
O O
C C
CH
3
H
H C
C CH
3
H
H
O CH
2
CH C
O
Serat
O C
H
Matriks PBKG Jenis Polipropilena
Si O
Si O
O O
C C
CH
3
H
H
O CH
2
CH C
O Serat
O C
C C
CH
3
H
H H
Si O
Si O
O O
b Gambar 4.10 a Mekanisme Pembentukan Ikatan Interfasa oleh MAPP dengan
SSAT b Mekanisme Pembentukan Ikatan Interfasa oleh MAPP dengan SSK Penurunan kekuatan tarik terjadi pada komposit hibrid dengan rasio
4840102. Hal ini disebabkan oleh karena peningkatan jumlah pengisi SSAT yang kemudian meningkatkan kontak antar sesama pengisi sehingga menurunkan
kemampuan pengisi untuk menahan tegangan yang dipindahkan dari matriks [59]. Hasil yang sama juga diperoleh oleh Karmarkar, dkk 2007 [60]
dan Arbelaiz, dkk 2005 [61] bahwa penambahan jumlah pengisi dapat meningkatkan kekuatan
tarik komposit pada penggunaan penyerasi MAPP. Penggunaan MAPP
Universitas Sumatera Utara
95 memberikan efek nyata untuk meningkatkan hubungan interfasa yang baik antara
matriks dan pengisi yang dapat meningkatkan sifat kekuatan tarik komposit.
4.17 PENGARUH KOMPOSISI SERBUK SERAT AMPAS TEBU TERMODIFIKASI TERHADAP SIFAT PEMANJANGAN SAAT
PUTUS ELONGATION AT BREAK KOMPOSIT HIBRID PLASTIK
BEKAS KEMASAN GELAS PBKG JENIS POLIPROPILENA Gambar 4.11 menunjukkan pengaruh komposisi pengisi serbuk serat ampas
tebu termodifikasi terhadap sifat pemanjangan saat putus elongation at break komposit hibrid plastik bekas kemasan gelas PBKG jenis polipropilena
berpengisi serbuk serat ampas tebu termodifikasi SSAT dan serbuk serat kaca SSK dengan dan tanpa penambahan bahan penyerasi maleat anhidrida - g -
polipropilena MAPP.
Keterangan : -
abcd = perbandingan komposisi PBKGSSATSSKMAPP
Gambar 4.11 Pengaruh Komposisi Serbuk Serat Ampas Tebu Termodifikasi Terhadap Sifat Pemanjangan Saat Putus Elongation at Break Komposit Hibrid
Plastik Bekas Kemasan Gelas PBKG Jenis Polipropilena Dari hasil uji sifat pemanjangan saat putus komposit hibrid PBKG
berpengisi SSAT dan SSK dengan penyerasi MAPP diperoleh bahwa nilai
7,1 5,9
2,4 4,4
4,0 3,9
3,6 3,2
2,7 2,8
2,6
1 2
3 4
5 6
7 8
P em
an jangan
S aat P
u tus
Perbandingan Matriks, Pengisi dan Penyerasi
Universitas Sumatera Utara
96 pemanjangan saat putus bahan komposit semakin menurun dengan naiknya
komposisi pengisi alami, yaitu 4,0 rasio 7810102 ; 3,6 rasio 6820102 ; 2,7 rasio 5830102 ; dan 2,6 rasio 4840102. Hal yang sama juga
diperoleh pada komposit hibrid PBKG berpengisi SSAT dan SSK tanpa penyerasi MAPP yaitu dari 4,4 rasio 8010100 ; 3,9 rasio 7020100 ; 3,2 rasio
6030100 ; dan 2,8 rasio 5040100. Nilai pemanjangan saat putus tertinggi terdapat pada PBKG tanpa pengisi yaitu 7,1.
Nilai pemanjangan saat putus mengindikasikan kemampuan suatu material untuk menahan perubahan bentuk tanpa terjadinya patahan. Nilai ini merupakan
rasio antara panjang awal material dengan panjang akhir material setelah putus akibat tegangan tarik diberikan. Suatu bahan yang bersifat elastis akan
menghasilkan nilai pemanjangan saat putus yang lebih tinggi, dan sebaliknya suatu bahan yang bersifat kaku akan menghasilkan nilai pemanjangan saat putus
yang lebih rendah. Penurunan nilai pemanjangan saat putus seiring bertambahnya komposisi pengisi alami dengan penggunaan MAPP disebabkan oleh
berkurangnya kemampuan elastisitas matriks dan pengisi di daerah interfasa yang kuat. Penambahan jumlah pengisi juga dapat meningkatkan kekakuan bahan
sehingga menurunkan nilai pemanjangan saat putus. Pada jumlah pengisi yang sama tanpa penggunaan MAPP diperoleh nilai pemanjangan saat putus yang lebih
tinggi. Hal ini disebabkan oleh daerah interfasa komposit yang menggunakan MAPP lebih kuat sehingga menciptakan komposit yang lebih kaku dibandingkan
komposit yang tidak menggunakan MAPP. Hasil yang sama juga diperoleh oleh Salmah, dkk 2009 [59]
bahwa penambahan jumlah pengisi dapat menurunkan nilai pemanjangan saat putus komposit baik dengan dan tanpa penggunaan
penyerasi MAPP. Ia juga melaporkan bahwa komposit yang tidak menggunakan MAPP memiliki nilai pemanjangan saat putus yang lebih tinggi daripada
komposit yang menggunakan MAPP pada jumlah pengisi yang sama. Penambahan serat kaca juga memberikan peranan dalam menurunkan nilai
pemanjangan saat putus. Hal ini dapat dilihat pada komposit hibrid dengan rasio 881002 diperoleh nilai pemanjangan saat putus 5,9. Penambahan serat kaca
menurunkan nilai pemanjangan saat putus komposit hibrid dengan rasio 7810102 menjadi 4. Adanya penurunan sebesar 32,2 ini disebabkan oleh
Universitas Sumatera Utara
97 sifat serat kaca yang memang memiliki sifat pemanjangan saat putus yang rendah.
Serat kaca yang memiliki nilai pemanjangan saat putus rendah lebih tidak mampu menahan tegangan daripada pengisi alami yang memiliki sifat kelenturan yang
lebih tinggi [26]. Sebaliknya, penambahan pengisi SSAT pada komposit serat kaca meningkatkan nilai pemanjangan saat putus dari komposit tersebut. Hal ini
dapat dilihat pada komposit hibrid dengan rasio 880102 diperoleh nilai pemanjangan saat putus 2,4. Penambahan SSAT meningkatkan nilai
pemanjangan saat putus komposit hibrid dengan rasio 7810102 menjadi 4,0. Adanya penurunan sebesar 40 ini disebabkan oleh sifat SSAT yang memiliki
kelenturan lebih tinggi dari serat kaca.
Universitas Sumatera Utara
98
4.18 PENGARUH KOMPOSISI SERBUK SERAT AMPAS TEBU TERMODIFIKASI TERHADAP MODULUS YOUNG KOMPOSIT
HIBRID PLASTIK BEKAS KEMASAN GELAS PBKG JENIS POLIPROPILENA
Gambar 4.12 menunjukkan pengaruh komposisi pengisi serbuk serat ampas
tebu termodifikasi terhadap modulus Young komposit hibrid plastik bekas kemasan gelas PBKG jenis polipropilena berpengisi serbuk serat ampas tebu
termodifikasi SSAT dan serbuk serat kaca SSK dengan dan tanpa penambahan bahan penyerasi maleat anhidrida - g - polipropilena MAPP.
Keterangan : -
abcd = perbandingan komposisi PBKGSSATSSKMAPP
Gambar 4.12 Pengaruh Komposisi Serbuk Serat Ampas Tebu Termodifikasi Terhadap Modulus Young Komposit Hibrid Plastik Bekas Kemasan Gelas
PBKG Jenis Polipropilena Dari hasil uji modulus Young komposit hibrid PBKG berpengisi SSAT dan
SSK dengan penyerasi MAPP diperoleh bahwa modulus Young bahan komposit semakin meningkat dengan naiknya komposisi pengisi alami, yaitu 361,2 MPa
rasio 7810102 ; 389,2 MPa rasio 6820102 ; 436,8 MPa rasio 5830102 ; dan 455,4 MPa rasio 4840102. Hal yang sama juga diperoleh pada komposit
hibrid PBKG berpengisi SSAT dan SSK tanpa penyerasi MAPP yaitu dari 281,2
218,4 263,7
456,2
281,2 361,2
316,3 389,2 393,4
436,8 425,7 455,4
50 100
150 200
250 300
350 400
450 500
M od
u lu
s Y
ou n
g M P
a
Perbandingan Matriks, Pengisi dan Penyerasi
Universitas Sumatera Utara
99 MPa rasio 8010100 ;316,3 MPa rasio 7020100 ; 393,4 MPa rasio
6030100 ; dan 425,7 MPa rasio 5040100. Nilai modulus Young tertinggi terdapat pada komposit PBKG berpengisi serat kaca yang menggunakan bahan
penyerasi MAPP, yaitu 456,2 MPa. Modulus Young adalah rasio antara tegangan dan regangan yang
menunjukkan kekakuan dari suatu material. Suatu bahan yang bersifat elastis akan menghasilkan nilai modulus Young yang lebih rendah, dan sebaliknya suatu
bahan yang bersifat kaku akan menghasilkan nilai modulus Young yang lebih tinggi. Peningkatan nilai modulus Young seiring bertambahnya komposisi pengisi
alami dengan penggunaan MAPP menunjukkan bahwa penambahan pengisi dapat meningkatkan kekakuan material. Hal ini disebabkan oleh meningkatnya kekuatan
ikatan matriks dan pengisi di daerah interfasa. Pada jumlah pengisi yang sama tanpa penggunaan MAPP diperoleh nilai modulus Young yang lebih rendah. Hal
ini disebabkan oleh daerah interfasa komposit tanpa penggunaan MAPP lebih lemah sehingga menciptakan komposit yang memiliki ikatan matriks dan pengisi
yang lebih lemah dibandingkan komposit yang menggunakan MAPP. Hasil yang sama juga diperoleh oleh Salmah, dkk 2009 [59] bahwa penambahan jumlah
pengisi dapat meningkatkan nilai modulus Young komposit baik dengan dan tanpa penggunaan penyerasi MAPP. Ia juga melaporkan bahwa komposit yang
tidak menggunakan MAPP memiliki nilai modulus Young yang lebih rendah daripada komposit yang menggunakan MAPP pada jumlah pengisi yang sama.
Penambahan serat kaca juga memberikan peranan dalam meningkatkan nilai modulus Young. Hal ini dapat dilihat pada komposit hibrid dengan rasio 881002
diperoleh modulus Young 263,7 MPa. Penambahan serat kaca meningkatkan nilai modulus Young komposit hibrid dengan rasio 7810102 menjadi 281,2 MPa.
Adanya peningkatan sebesar 6,6 ini disebabkan oleh serat kaca yang memiliki modulus Young yang tinggi 66 - 72 GPa [26]. Sebaliknya, penambahan pengisi
SSAT pada komposit serat kaca menurunkan nilai modulus Young dari komposit tersebut. Hal ini dapat dilihat pada komposit hibrid dengan rasio 880102
diperoleh modulus Young 456,2 MPa. Penambahan SSAT menurunkan nilai modulus Young komposit hibrid dengan rasio 7810102 menjadi 361,2 MPa.
Universitas Sumatera Utara
100 Adanya penurunan sebesar 20,8 ini disebabkan oleh sifat SSAT yang memiliki
kelenturan lebih tinggi dari serat kaca.
4.19 PENGARUH KOMPOSISI SERBUK SERAT AMPAS TEBU TERMODIFIKASI TERHADAP KEKUATAN LENTUR
Kategori