Karakteristik Komposit Teroplastik Polipropilena Dengan Serat Sabut Kelapa Sebagai Pengganti Bahan Palet kayu

KARAKTERISTIK KOMPOSIT TERMOPLASTIK POLIPROPILENA

DENGAN SERAT SABUT KELAPA SEBAGAI

PENGGANTI BAHAN PALET KAYU

TESIS

Oleh

SUNARIYO

067026020/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008

KARAKTERISTIK KOMPOSIT TERMOPLASTIK POLIPROPILENA

DENGAN SERAT SABUT KELAPA SEBAGAI

PENGGANTI BAHAN PALET KAYU

TESIS

Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Magister Sains

Dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika

Pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

SUNARIYO

067026020/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008

Judul Tesis : KARAKTERISTIK KOMPOSIT TERMOPLASTIK POLIPROPILENA DENGAN SERAT SABUT KELAPA SEBAGAI BAHAN PENGGANTI BAHAN PALET KAYU

Nama Mahasiswa : Sunariyo Nomor Pokok : 067026020 Program Studi : Ilmu Fisika

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Prof. Basuki Wirjosentono, M.S., Ph.D)

Ketua

(Prof. Drs. Muhammad Syukur, M.Sc ) (Dra. Nursyamsu Bahar M.S )

Anggota Anggota

Ketua Program Studi

Direktur

(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc. ) ( Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B. M.Sc)

Telah diuji pada

Tanggal : Juli 2008

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc

Anggota 1. Prof. Basuki Wirjosentono. M.S., Ph.D 2. Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.Sc 3. Dra. Nursyamsu Bahar, M.S

4. Dra. Justinon, M.Si 5. Drs. Oloan Harahap, M.Sc 6. Drs.Nasruddin MN,M.Eng.Sc

ABSTRAK

Telah di buat Serat Sabut Kelapa (SSK) sebagai penguat bahan komposit Polipropilena (PP). Pembuatan komposit polipropilena dengan pengisi Serat Sabut Kelapa (SSK) dilakukan dengan cara membuat lapisan sanwich PP dengan komposisi Serat Sabut Kelapa dengan rasio 10%, 20%, 30%, 40%. Lapisan PP yang sudah terbentuk kemudian diisi SSK kemudian dipress dalam mesin Hot Press dengan tekanan konstan menjadi specimen dengan variasi waktu untuk masing-masing komposisi selama 5 menit, 10 menit, 15 menit, 20 menit, 25 menit dan 30 menit. Sebagai pembanding komposit PP-SSK yang dihasilkan adalah Polipropilena (PP) murni dan Kayu Palet Industri Industri .Karakterisasi terhadap Spesimen meliputi Uji Tekan/Uji Elastis, Uji Defferential Thermal Analysis (DTA) dan Uji Scanning Electrone Microscope (SEM).

Ternyata hasil Uji Tekan/Uji Elastis menunjukkan penambahan serat sabut kelapa sebagai bahan pengisi PP menurunkan kekuatan tekan bahan. Hasil Uji SEM menunjukkan bahwa PP dan SSK terjadi interaksi. Hasil uji DTA menunjukkan penambahan SSK menurunkan temperature glass PP .

Berdasarkan data hasil uji karaktristik terhadap bahan komposit PP-SSK serta Kayu palet Industri serta PP murni sebagai pembanding maka disimpulkan bahwa komposit PP-SSK dapat dijadikan sebagai bahan pengganti palet kayu dimasa mendatang..

ABSTRACT

It has been made coir as a subtance to strengthen composite polypropylene (PP).The composite polypropylene (PP) with the coir as combination is made by making sandwich PP-layer to the coir with ratio 10%,20%,30%,40%.The layer of PP that has been formed than filled with SSK and be pressed in a hot press machine with a constant press will become a specimen and each composition has variation time, they are 5, 10, 15, 20, 25 and 30 minutes.As comparation, the composite PP – SSK produced are the original PP and wooden Industrial pallet. The specimen is characterized by making elasticity test with pressing force as much as 200 kgf of Differential Thermal Analysis (DTA) and Scanning Electron Microscope (SEM) test.

Exactly that the result of elasticity test show that the addition of coir as a substance to fill up PP decreases materials pressing force.The result SEM test shows that there is an interaction occurs. That the result of DTA test shows that the addition of SSK can decrease the glass Temperatur of PP . According to the characteristic test the substance of composite PP – SSK and the wooden Industrial pallet and the pure PP as the comparison, it is then concluded that composite PP – SSK can be used as a substance to replace wooden pallet in the future.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Kuasa atas limpahan rahmat, taufiq dan hidayahnya sehingga Program perkuliahan ini dapat dilesaikan . Shalawat beriring salamatas junjungan Rasulullah Muhammad SAW, beserta keluarga dan sahabatnya yang telah memberikan petunjuk bagi umat manusia menuju kejalan yang benar.

Ucapan terimakasihyang setinggi-tingginya kepada kedua orang tua Bapak Taryono dan Ibunda Admi (Alm) , Istri Kusmiyanti, anak-anak Aris Ansyari,Jihan Amelia,Chairil.R dan Fadlin Amin yang selalu setia dan tidak henti-hentinya memberikan dukungan dan dorongan serta tidak putus-putusnya berdo’a kepada Allah SWT.

Kemudian ucapan terimakasih kepada komisi pembimbing Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, M.S., Ph.D., Bapak Prof. Drs. Muhammad Syukur, M.Sc., Ibu Dra. Nursyamsu Bahar, M.S. Ketua Program Studi Ilmu Fisika Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc. Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika Bapak Drs. Muhammad Nasir Saleh, M.Sc. Bapak, Ibu dosen beserta Staf Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara yang telah meluangkan waktu dan memberikan ilmunya, semoga Allah Tuhan Yang Maha Esa yang mambalasnya.

Selanjutnya ucapan terimakasih kepada Rektor Universitas Sumatera Utara Prof. Dr. Chairuddin P Lubis, DTM & H, Sp.A (K), Direktur Sekolah Pascasarjana Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc. Beserta Staf yang telah memfasilitasi proses pendidikan di kampus ini.

Begitu juga ucapan terimakasih kepada Pemprovsu, Kepala Dinas Pendidikan Tk.I dan Kepala Dinas Pendidikan Tk.II yang telah memberikan kesempatan dan beasiswa kepada penulis.

Seterusnya ucapan terimakasih kepada Bapak Drs.Sawaluddin,M.Si. selaku Kepala SMA Negeri 21 Medan, , Bapak/Ibu guru dan staf tata usaha SMA Negeri 21 Medan, serta siswa-siswi SMA Negeri 21 Medan yang telah memberikan kesempatan, dorongan, dukungan serta do’anya.

Akhirnya ucapan terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan kesempatan, dorongan, dukungan dan do’anya, kepada Allah Tuhan Yang Maha Esalah penulis serahkan untuk membalasnya. Semoga ilmu yang telah penulis dapatkan dapat berguna bagi nusa, bangsa dan Agama. Amiin.

Penulis,

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama lengkap berikut gelar : Sunariyo, S.Pd

Tempat dan Tanggal Lahir : P.Siantar, 28 Desember 1967

Alamat Rumah : Jl. Rel Psr X Gg Teratai 33 Bandar Khalifah P.Sei Tuan.Deli SerdangSD

Telepon/HP : 081361565736

Instansi Tempart Bekerja : SMA Negeri 21 Medan

Alamat Kantor : Jl.Keramat Indah/ Selambo Ujung

Telepon : 77839821

DATA PENDIDIKAN

SD : SD SW ALWASHLIYAH Tamat :1980

SMP : SMP SW ALWASHLIYAH Tamat :1983

SMA : SMA Negeri Perdagangan Tamat :1986 Strata-1 : FMIPA IKIP MEDAN Tamat :1998 Strata-2 : Magister Ilmu Fisika SPs USU Tamat :2008

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ………... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

RIWAYAT HIDUP... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR LAMPIRAN ... ix

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar belakang ... 1

1.2. Permasalahan ... 3

1.3. Tujuan Penelitian ... 4

1.4. Manfaat Penelitian ... 4

1.5. Lokasi Penelitian ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1. Plastik ... 6

2.2. Pengertian Polimer dan Jenisnya ... 8

2.3. Polipropilena ... 9

2.4. Sifat-Sifat Polipropilena ... 11

2.5. Kegunaan Polipropilena dalam kehidupan sehari-hari... 11

2.6. Serat Sabut Kelapa ... 12

2.6.1. Analisis sifat kimia dan Komposisi Serat Sabut Kelapa... 12

2.6.2. Analisis Sifat Fisis dan Morfologi Serat Sabut Kelapa... 14

2.7. Komposit ... 15

2.9. Sifat Tegangan dan Regangan... 17

2.10. Modulus Patah dan Modulus Elastisitas ... 18

BAB III METODE PENELITIAN ... 19

3.1. Alat ... 19

3.2. Bahan ... 19

3.3. Prosedur Penelitian ... 19

3.3.1. Preparasi serat sabut kelapa sebagai penguat komposit Lapis dengan Polipropilena ... 19

3.3.2. Preparasi Bahan Komposit berlapis dari Polimer Polipropilena ... 20

3.3.3. Analisis Uji foto SEM ... 20

3.3.4. Differensial Thermal Analysis (DTA) ... 21

3.3.5. Uji Modulus Patah (MOR) dan Modulus Elastisitas (MOE).23 3.3.6. Skema Percobaan ... 24

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 25

4.1. Analisis Visual Bahan Komposit ... 25

4.2. Hasil Uji Patah (MOR) dan Modulus Elastis (MOE) Bahan Komposit ... 26

4.3. Analisa Termal Spesimen Campuran Menggunakan DTA … 32 4.4. Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) ... 34

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 38

5.1. Kesimpulan ... 38

5.2. Saran ... 38

DAFTAR PUSTAKA ... 39

DAFTAR TABEL

No Judul Halaman 2.1 Sifat Kimia dan Komposisi serat sabut kelapa ... 13 2.2 Sifat Fisis dan Morfologis Serat Sabut Kelapa ... 14 4.1 Uji Mekanik Spesimen (ASTM D 638 Type IV) ... 28 4.2 Kekuatan Tekan bagian yang optimum pada Bahan Komposit

Polipropilena dengan perlakuan waktu yang berbeda ... 29 4.3 Perhitungan Modulus Patah (Mor) dan Modulus Elastis (Moe) ... 30 4.4 Hasil Analisis Sifat Termal Spesimen Campuran ... 34

DAFTAR GAMBAR

No Judul Halaman

2.1 Polimerisasi Polipropilena ... 10

3.1 Pola Umum Kurva DTA ... 22

3.2 Alur Percobaan ... 24

4.1 Spesimen Komposit PP-SSK ... 25

4.2 Grafik Kadar Pengisi vs Kekuatan Tekan ... 29

4.3 Grafik DTA-SSK ... 32

4.4 Grafik DTA PP-SSK ... 33

4.5 Permukaan Polipropilena Murni ... 34

4.6 Fotografi Mikroskopis serat sabut kelapa ... 35

4.7 Fotografi Mikroskopis Spesimen komposit PP – SSK ... 36

DAFTAR LAMPIRAN

No Judul Halaman

A Data Hasil Uji Morfologis Serat Sbut Kelapa ……….. 42

B Data Hasil Uji Komposisi Serat Sabut Kelapa ... 43

C Tabel Uji Mekanik Spesimen (ASTM D 638 Type IV) ... 44

D Kekuatan Kayu Menurut satuan SNI (SNI 033527-1994) ... 46

E Kurva Tegangan Regangan Uji Tekan ... 47

F Foto-Foto Alat dan Sampel saat Pembuatan dan Uji Karakteristik Spesimen ... 61

BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar belakang

Komposit merupakan suatu sistem bahan yang tersusun dari proses pencampuran atau penggabungan dua atau lebih konstituen yang berbeda, dalam hal bentuk atau komposisi bahan yang tidak larut satu sama lain. Penggabungan dua bahan atau lebih tersebut diharapkan dapat memberikan bentuk dan sifat-sifat yang berbeda yang sering kali lebih efisien disbanding bahan-bahan itu sendiri.

Dewasa ini persaingan usaha yang semakin tinggi membuat peningkatan prokduktivitas dan efisiensi di seluruh mata rantai (value added chain) termasuk sistem distribusi yang handal. Salah satu nya dengan sistem paletisasi, yaitu metode handling, transfortasi dan penyimpanan produk serta kemasan dengan menggunakan sistem palet. Palet merupakan sistem distribusi yang merupakan satu kesatuan kemasan untuk memindahkan /mempercepat operasi distribusi.misalnya krat plastik kemasan botol minuman ringan, farmasi, pupuk untuk pertanian dan lain-lain.

Dilihat dari bahan yang digunakan , maka palet dapat dibuat dari berbagai jenis material yaitu kayu, plastik kertas dan metal. Di negara-negara maju penggunaan palet kayu semakin berkurang sehingga banyak beralih kepalet plastik dan kecendrungan ini akan terjadi pula di Indonesia dimasa mendatang. Berkembangnya penggunaan palet plastikdisamping pasokan kayu sebagai bahan baku akan semakin langkah dan terbatas juga peralatan handling harus semakin efisien dan efektif .

Komposit polimer semakin berkembang yang saat ini bersaing dengan komposit matrik logam maupun keramik. Berbagai pemrosesan komposit terus dipacu, diarahkan kesasaran produk yang banyak diminati. Komposit polimer komersil selama ini umum nya menggunakan bahan polimer termoset. Suplai bahan baku yanbg terbatas mengakibatkan bahan ini relatif mahal dibandingkan polimer termoplastik yang tersedia. Polipropilena merupakan poli olefin yang bersifat termoplastik, murah dan dapat didaur ulang,tetapi pada proses pencampuran membutuhkan panas.

Polipropilena (PP) adalah salah satu polimer terbesar diproduksi dan penggunaannya pertahun, selain ringan, mudah dibentuk, cukup keras, tahan goresan, tahan terhadap zat kimia dan sedikit sekali menyerap air, sifat nya yang transfaran dan tembus cahaya. PP memiliki kekuatan benturan yang tinggi dan tahan terhadap pelarut organik pada suhu 600 C. Adanya beraneka ragam produk berbahan polipropilena disebabakan karena polimer ini dapat bercampur baik dengan sejumlah bahan aditif, sehingga polimer ini sangat banyak digunakant Polipropilena mempunyai sifat fisis keras dan kaku sehingga secara komersil selalu ditambah bahan aditif dengan tujuan agar diperoleh derajat kekerasan dan dan kelunakan tertentu sehingga bahan polipropilena tersebut mudah dibentuk menjadi berbagai jenis barang (Wirjosentono, dkk, 1998)

Serat sabut kelapa merupakan limbah padat yang tersedia melimpah dan belum dimanfaatkan secara optimal. Serat sabut kelapa dapat digunakan sebagai pengisi matrik polimer pencampuran polipropilena dengan serat alam dalam hal ini

serat sabut kelapa, merupakan cara modifikasi polimer sintetis untuk memecahkan masalah limbah plastik, sehingga keberadaannya dapat menjadi altrenatif penggunaan bahan pengisi matriks yang pernah ada secara lebih efektif ,murah dan anti pencemaran.

Perkembangan teknologi material komposit yang demikian pesat telah menjadi trend baru dalam teknologi bahan. Material komposit memiliki sifat khas yang utama yaitu ringan. Oleh sebab itu sifat kekuatan dan kekakuan sfesifiknya tinggi. Material komposit diproyeksikan menjadi material pengganti bahan- bahan struktural konvensional seperti logam dan kayu. Salah satunya untuk komposit polipropilena dengan penguat serat sabut kelapa, diharapkan dapat digunakan sebagai bahan palet plastik untuk menggantikan palet kayu yang diolah dengan cara komposit berlapis.

1.2.Permasalahan

Dari uraian di atas maka diperoleh pokok permasalahan sebagai berikut:

1. Apakah serat sabut kelapa dapat digunakan sebagai penguat bahan komposit polipropilena.

2. Apakah campuran polimer polipropilena dengan serat sabut kelapa dapat membentuk bahan komposit berlapis

3. Bagaimana karakteristik (sifat Mekanis, sifat Thermal dan sifat Morpologis) bahan komposit berlapis antara polipropilena dengan serat sabut kelapa sebagai bahan pengganti bahan palet plastik

1.3. Tujuan penelitian

Berdasarkan permasalahan diatas, maka penelitian ini bertujuan

1. Mengolah serat sabut kelapa agar dapat digunakan sebagai penguat bahan komposit berlapis dari polipropilena.

2. Mengoptimasi campuran polimer polipropilena dengan serat sabut kelapa untuk dapat membentuk bahan komposit berlapis.

3. Mengkarakterisasi (sifat Mekanis, sifat Thermal, sifat Morpologis ) bahan komposit berlapis antara polipropilena dengan serat sabut kelapa sebagai bahan pengganti bahan palet kayu.

1.4. Manfaat penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang alternative penggunaan polimer polipropilena dengan serat sabut kelapa sebagai komposit untuk penggantibahan palet kayu yang persediaan bahan bakunya semakin terbatas.

1.5 . Lokasi penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium kimia polimer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Laboratorium Fisika FMIPA Universitas Sumatera Utara, dan Laboratorium PTKI Medan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Plastik

Plastik merupakan bahan teknis yang berasal dari polimer, meskipun istilah polimer lebih popular menunjukkan kepada plastik. Umumnya suatu poliomer dibangun oleh satuan struktur yang tersusun secara berulang dari atom yang panjang terbentuk dari pengikat yang berupa molekul identik yang disebut monomer yang mempunyai berat molekul diatas 10.000, diikat oleh gaya tarik menarik yang kuat yang disebut ikatan kovalen, dimana setiap atom dari pasangan terikat menyumbangkan satu elektron untuk membentuk sepasang elektron. Polimer sebenarnya terdiri dari banyak kelas material alami dan sintetik dengan sifat dan kegunaan beragam. Tetapi dalam banyak hal plastik berisi sejumlah komponen-komponen yang ditambahkan, seperti menambahkan bahan (material) maupun polimer lain; dalam hal ini kita mempunyai suatu campuran polimer. Bahan polimer yang mempunyai berat molekul besar dan berikatan kovalen, sama sekali menunjukkan sifat-sifat yang berbeda dari bahan organik yang mempunyai berat molekul rendah. Bahan yang mempunyai berat molekul rendah berubah menjadi cair dengan viskositas rendah atau menguap kalau dipanaskan, sedangkan bahan polimer mencair dengan sangat kental dan tidak menguap.

Molekul polimer disusun dalam satu struktur rantai dalam struktur tiga dimensi dengan ikatan kovalen, kebanyakan molekul rantai memberikan sifat

termoplastik dengan menaikan temperatur, dapat mencair dan mengalir. Bahan tersebut dinamakan polimer termoplastik. Dilain pihak polimer yang struktur tiga dimensinya terkeraskan karena pemanasan tidak dapat mengalir lagi karena pemanasan, bahan tersebut dinamakan polimer termoset.

Sifat-sifat khas bahan polimer pada umumnya sebagai berikut:

1. Mampu cetak adalah baik. Pada temperature relatif rendah bahan dapat dicetak dengan penyuntikan, penekanan, ekstrusi dan seterusnya, yang menyebabkan ongkos lebih rendah dari pada logam dan keramik.

2. Produk yang ringan dan kuat dapat dibuat Berat jenis polimer rendah dibanding dengan logam dan keramik, yaitu 1,0 – 1,7 yang memungkinkan membuat barang kuat dan ringan.

3. Banyak diantara polimer bersifat isolasi listrik yang baik, Polimer mungkin juga dibuat konduktor dengan jalan mencampurkan dengan serbuk logam, butiran karbon, dan sebagainya.

4. Baik sekali dalam ketahanan air dan ketahanan kimia. Pemilhan bahan yang baik akan menghasilkan produk yang mempunyai sifat-sifat baik sekali. (contoh: Politetrafluoroetilen, dsb )

5. Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada cara pembuatannya. Dengan mencampur zat pemlastis, pengisi dan sebagainya sifat-sifat dapat berubah dalam daerah yang luas.

6. Umumnya bahan polimer lebih murah

8. Kekerasan permukaan yang sangat kurang. Bahan polimer yang keras ada tetapi masih jauh dibawah kekerasan logam dan keramik

9. Kurang tahan terhadap pelarut. Umumnya larut dalam pelarut tertentu kecuali beberapa bahan khusus seperti politetrafloroetilen. Kalau tidak dapat larut, mudah retak karena kontak yang terus menerus dengan pelarut dan disertai adanya tegangan .

10. Mudah dimuati listrik secara elektro statis. Kecuali beberapa bahan yang khusus dibuat agar menjadfi hantaran listrik, kutrang higroskopik dan dapat dimuati listrik.

11. Beberapa tahan abrasi, atau mempunyai koefisien gesek yang kecil.

2.2.Pengertian Polimer dan Jenisnya

Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang yang sederhana (monomer),polimer terbagi dalam tiga kelompok umum yaitu polimer elastomer,polimer dengan sifat-sifat elastis, seperti karet, polimer serat,polimer mirip benang, seperti kapas,sutera atau nilon,dan polimer plastik yang berupa lembaran tipis (Fessenden,1992).Perulangan unit-unit (monomer) dapat membentuk susunan rantai linier,bercabang, dan jaringan (Steven,2001).Berdasarkan sumbernya Polimer dapat dibagi dua, yaitu polmer alam seperti pati,sellulosa, dan sutera yang dihasilkan oleh melalui tanaman dan binatang, polimer lainnya adalah polimer sintetik yang dihasilkan dilaboratorium, lazim disebut plastik(mudah dibentuk). Polimer plastik atau sintetik dapat dilelehkan dan dibentuk menjadi bermacam-macam bentuk, berupa lembaran serat-serat yang digunakan untuk tekstil.

2.3. Polipropilena

Polipropilena adalah bahan termoplastik yang transparan berwarna putih mempunyai titik leleh bervariasi antara 1700 C – 1750 C. Umumnya polipropilena bersifat resistan terhadap zat kimia, pada suhu kamar, polipropilena tidak larut dalam pelarut organik dan anorganik (Bilmeyer,1994 ). Polipropilena merupakan suatu polimer yang terbentuk dari unit –unit berulang dari monomer propilena.

Polipropilena termasuk kelompok yang paling ringan diantara bahan polimer. Kekuatan tarik,kekuatan lentur dan kekakuannya lebih tinggi. Sifat mekanik nya dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan mencampurkan serat gelas. Pemuaian sifat termal juga dapat diperbaiki sampai setingkat resin termoset. Polipropilena banyak dipakai sebagai dalam produksi peralatan rumah tangga, meja makan, keranjang, peralatan kamar mandi, palet, mainan, peralatan listrik, komponen mobil dan lain-lain. Polipropilena mempunyai sifat fisis keras dan kaku sehingga secara komersil selalu ditambah bahan aditif dengan tujuan agar diperoleh derajat kekerasan dan kelunakan tertentu sehingga bahan polipropilena tersebut mudah dibentuk menjadi berbagai jenis barang. Sifat-sifat polipropilena antara lain :

1. Terbakar kalau dinyalakan dan menjadi cair.

2. Memiliki sifat-sifat listrik yang baik,terutama sangat baik dalam sifat khusus frekwensi tinggi.

Monomer yang menyusun polipropilena adalah propilena dengan struktur CH2 = CH - CH3. Monomer propilena merupakan hasil samping dari pemurnian minyak

bumi. Pembuatan polipropilena adalah melalui polimerisasi adisi dari monomer propilena yang secara umum ditunjukkan pada gambar di bawah ini (Rosen, 1982).

H CH3 H CH3

n C = C C C n = unit perulangan H H H H n

Gambar 2.1. Polimerisasi Polipropilena

Polipropilena merupakan jenis bahan baku plastik yang sangat ringan, densitas 0,90-0,92 gram/cm3, memiliki kekerasan dan kekakuan yang tinggi dan bersifat kurang stabil terhadap panas karena adanya hidrogen tersier. Penggunaan bahan aditif memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia yang baik sebagai bahan polimer.

Dalam struktur polimer atom-atom karbon terikat secara tetrahedral dengan sudut antara ikatan C – C : 109,5º dan membentuk rantai zigzag planar. Untuk polipropilena struktur zigzag planar tiga dimensi dapat terjadi dalam tiga cara yang berbeda-beda tergantung pada posisi gugus metil satu sama lain. Ini menghasilkan struktur isotaktik, sindiotaktik, dan ataktik. Ketiga struktur polipropilena tersebut pada pokoknya secara kimia berbeda satu sama yang lain. Pada propilena isotaktik semua gugus metil (CH3) terletak pada sisi yang sama dari rantai utama karbonnya, pada sindiotaktik gugus metil terletak arah berlawanan selang-seling, sedangkan yang ataktik gugus metilnya acak (Hartomo, 1995).

Polipropilena merupakan polimer termoplastik yang penting dan luas penggunaannya disamping polietilena dan polivinil klorida. Perkembangan berbagai variasi dan luasnya jenis penggunaannya, maka memungkinkan untuk memanipulasi dengan berbagai aditif untuk mendapatkan bahan polimer yang dapat dipakai untuk berbagai keperluan sehari-hari.

2.4. Sifat-sifat Polipropilena

Mempunyai konduktifitas panas yang rendah (0,12 W/m), tegangan permukaan yang rendah, kekuatan benturan yang tinggi, tahan terhadap pelarut organik, bahan kimia anorganik, uap air, minyak, asam dan basa, isolator yang baik tetapi dapat dirusak oleh asam nitrat pekat, mudah terbakar, titik leleh 166˚C dan suhu dekomposisi 380˚C (Cowd, 1991).

Pada suhu kamar polipropilena sukar larut dalam toluena, sedangkan dalam xilena larut dengan bantuan pemanasan, akan tetapi polipropilena dapat terdegradasi oleh zat pengoksidasi seperti asam nitrat dan hidrogen peroksida (Al- Malaika, 1983).

2.5. Kegunaan Polipropilena dalam Kehidupan Sehari-hari

Polipropilena diproduksi sejak tahun 1958 dengan mengunakan katalis Ziegler. Polimer khas ruang (streo spesifik) ini khususnya disintesis isotaktik sehingga kekristalannya tinggi. Karena keteraturan ruang polimer ini maka rantai dapat terjejal sehingga menghasilkan plastik yang kuat dan tahan panas. Sebagai jenis plastik komoditas, polipropilena banyak digunakan untuk komponen kenderaan bermotor, bagian dalam mesin cuci, botol kemasan, peralatan rumah tangga, bahan

serat, isolator listrik, film, kemasan (berupa lembaran tipis) makanan dan barang (Cowd, 1991).

2.6. Serat Sabut Kelapa

Serat sabut kelapa termasuk salah satu serat alam yang didapat dari kulit buahnya (seed fiber). Serat sabut kelapa memiliki penampang melintang yang berbentuk lingkaran. Identitas morfologi penampang terhadap serat sabut kelapa menunjukkan bahwa serat sabut kelapa memiliki banyak rongga. Struktur permukaannya lebih menyerupai busa (sponge). Bahkan terdapat lubang yang cukup besar berada di tengah-tengah diameternya. Luas lubang ini diperkirakan ± 5 % luas lingkaran penampang melintangnya. Serat sabut kelapa memiliki ukuran diameter rata-rata 236µm.serat sabut kelapa memiliki sifat yang paling ulet (ductile)

2.6.1.Analisis sifat kimia dan komposisi serat sabut kelapa

Analisis sifat kimia bertujuan untuk mengetahui komposisi kimia yang terdapat dalam bahan baku, yang terdiri dari kadar mineral (abu), kadar lignin, kadar sari, kadar alfa selulosa, kadar pentosan, serta kelarutannya dalam 1 % NaOH yang dilakukan menurut SNI. Hasil analisis sifat kimia dan komposisi Serat Sabut Kelapa seperti ditunjukkan pada tabel berikut :

Tabel 2.1. Sifat Kimia dan Komposisi Serat Sabut Kelapa

Komponen Kimia Komposisi (%)

Kadar abu 2,33

Kadar Lignin (Metode Klason) 25,49

Kadar Sari 4,90

Kadar Alfa Selulosa 31,72 Kadar Total Selulosa 55,78 Kadar Pentosan sebagai Hermiselulosa 24,06 Kelarutan dalam NaOH 1 % 32,48 (Laboratorium Balai Besar Pulp dan Kertas)

Uji Kadar Abu dilakukan untuk menentukan kadar abu yang terdapat dalam Serat Sabut Kelapa. Uji lignin dilaksanakan untuk mengetahui jumlah lignin yang terdapat dalam Serat Sabut Kelapa. Lignin yaitu bagian yang terdapat dalam lamela tengah dan dinding sel yang berfungsi sebagai perekat antar sel, merupakan senyawa aromatik berbentuk amorf. Komposit akan mempunyai sifat fisik atau kekuatan yang baik apabila mengandung sedikit lignin, karena lignin bersifat kaku dan rapuh. Uji kadar sari (ekstrak alkohol-benzena) dilaksanakan untuk mengetahui jumlah kandungannya yang terdapat dalam Serat Sabut Kelapa. Sari (ekstrak) alkohol benzena adalah zat dalam SSK yang terekstrasi oleh alkohol benzena sebagai pelarut, dilakukan pada titik didih pelarut dalam waktu tertentu. Uji kadar selulosa dilaksanakan untuk menentukan kadar selulosa g, dan , yang ada dalam Serat Sabut Kelapa . Uji dalam larutan natrium hidroksida satu persen dilaksanakan untuk

menyatakan banyaknya komponen yang larut, meliputi senyawa anorganik dan organik, antara lain karbohidrat, tanin, kinon, zat wama dan sebagian lignin

2.6.2. Analisis Sifat Fisis Dan Morfologi Serat Sabut Kelapa

Penentuan morfologi Serat Sabut Kelapa bertujuan untuk mengetahui dimensi serat dan turunannya. Hal itu dilakukan menurut Standar Nasional Indonesia (SNI). Setiap materi bila dilihat dibawah mikroskop, akan terlihat serat-seratnya yang melekat satu dengan yang lainnya. Dari penampang melintangnya serat-serat tersebut mempunyai dinding dan lubang tengahnya yang disebut lumen. Senyawa yang melekat satu serat dengan serat lainnya disebut lignin, yang terdapat didalam Lamela tengah. Uji morfologi serbuk dilaksanakan untuk menunjukkan panjang serat dalam keadaan utuh, dalam hal ini panjang serat merupakan sifat utama untuk menentukan kekuatan komposit. Hasil analisis sifat fisis dan morfologi Serat Sabut Kelapa seperti ditunjukkan pada tabel berikut:

Tabel 2.2. Sifat Fisis dan Morfologi Serat Sabut Kelapa

Parameter Besar Satuan

Panjang Serat Minimal 0,37 mm Panjang Serat Maksimal 2,49 mm Panjang Serat Rata-Rata L 1,20 mm

Diameter Luar D 23,23 µm

Diameter Dalam l 13,26 µm

Tebal Dinding W 4,99 µm

Bilangan Runkel (2 x W/l) 0,75 -Kelangsingan (L/D) x 1000 55,53

-Kekakuan (W/D) 0,21

-Kelenturan (l/D) 0,57

-Muhisiep Ratio (D2-i2/D2 x 100) 67,42 - (Laboratorium Balai Besar Pulp dan Kertas)

2.7. Komposit

Pencampuran dua atau lebih makro konstituen yang berbeda dalam bentuk dan atau komposit material disebut bahan komposit.Komposit terdiri dari komponen bahan utama (matrik) dan bahan rangka (reinforcement), bahan matrik dapat berupa polimer (Polimer Matriks Composits), Keramik (Ceramic Metal Composites), dan Metal (Metal Matrix Composites) sedangkan bahan rangka biasanya berupa serat-serat pendek, partikel dan lamina. Penyusun komposit secara umum adalah logam, bahan organik dan anorganik. Bentuk bahan utama yang digunakan dalam pembentukan bahan komposit adalah fiber, partikel, laminae, atau layer, flakes dalam matrik.Sehingga komposit dapat dikelompokkan menjadi :

1.Komposit jenis serat yang mengandung serat-serat pendek dengan diameter kecil yang disokong oleh matriks yang berfungsi untuk menguatkan komposit,seperti serat sabut kelapa,serat sintetis,kaca dan logam.

2. Komposit jenis lamina yaitu komposit yang mengandung bahan berlapis yang diikat bersama satu sama lain dengan menggunakan pengikat , contohnya papan komposit yang dibuat dari papan venir dan perekat urea formaldehid atau phenol formaldehid..

3. Komposit jenis partikel yaitu partikel tersebar dan diikat bersama oleh matriks Polimer (Premasingan,2000).

Umumnya komposisi matriks jauh lebih banyak dari rangka (Hariadi,2000), bahan komposit dibuat untuk mengoptimalkan sifat-sifat propertis antara lain sifat Mekanik, Termal kimia dan lain-lain yang sulit menggunakan bahan tunggal

(logam,keramik atau polimer saja).Ada dua hal yang perlu diperhatikan pada komposit yang diperkuat

Agar dapat membentuk produk yang efektif yaitu : (1) komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi dari pada matriksnya.(2).harus ada ikatan permukaan yang kuat antara komponen penguat dan matriks.Matrik merupakan bodi konstituen bertanggung jawab dalam pembentukan akhir komposit..Sehingga komposit Dapat dikatakan sifat komposit yang paling khas adalah melekatnya suatu bahan struktural konstituen pada matriks, tetapi banyak komposit tidak memilik matriks dan tersusun dari satu atau lebih bentuk konstituen yang terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda. Komposit polimer semakin berkembang saat ini bersaing dengan komposit logam maupun keramik. Berbagai cara pemrosesan komposit terus dikembangkan kearah sasaran produk yang bersifat seperti yang dikehendaki.Banyak contoh komposit untuk pemekaian yang berbeda-beda, misalnya beton bertulang merupakan komposit yang terdiri dari besi beton dalam matriks beton , contoh umum lainnya adalah plastik berpenguat ,dimana unsur-unsur penguat adalah serat karbon,glass, atau boron .Sebagai contoh badan perahu dibuat dari plastik diperkuat dengan serat fiber Plastik (Vlack,1989).

2.8. Palet

Persaingan usaha yang semakin tajam menuntut peningkatan produktivitas dan efesiensi diseluruh mata rantai nilai tambah, termasuk system distribusi yang handal .salah satu caranya adalah degan system paletisasi, yaitu metode handling,

transfortasi dan penyimpanan produk serta kemasannya dengan menggunakan system palet. Paletisasi menjadi hal yang sangat penting dalam peningkatan efisiensi distribusi fisik karena mempermudah standarisasi transaksi usaha, mempercepat siklus pengambilan alat transfortasi, mengurangi ruang bongkar muat, mengurangi kerja manual yang berat dan beresiko tinggi serta mengurangi rusaknya barang.

Dilihat dari bahan yang digunakan ,maka palet dapat dibuat dari berbagai jenis material yaitu kayu, plastic, kertas dan metal. Palet plastic digunakan sebagai sarana pendukung sistem logistik dalam perdagangan baik produksi dalam negeri maupun ekspor. Palet plastik mempunyai beberapa keunggulan teknis antara lain: masa penggunaan lebih dari 10 tahun, ringan, aman dipakai, bebas dari paku dan sekrup, bersih, higienis dan tidak beracun, tahan terhadap bahan kimia terutama asam sulfat dan alkalis, tidak menyerap cairan, bentuk stabil pada semua kondisi dan cuaca, tahan terhadap sinar ultra violet. Penggunaan palet plastik sudah cukup luas misalnya untuk produk makanan dan minuman, farmasi dan industri pertanian.

2.9. Sifat tegangan dan regangan

Sifat-sifat mekanik pada polimer dapat dinyatakan dalam beberapa parameter yaitu modulus elastisitas(young modulus), kekuatan tarik (tensile strength) dan lain-lain.Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer yang terpenting dan sering digunakan untuk karakterisasi suatu bahan polimer.Kekuatan (strength) adalah ukuran besar gaya yang diperlukan untuk mematahkan atau merusak bahan ,kekuatan tarik (tensil strength) suatu bahan ditetapkan dengan membagi gaya gaya

maksimum dengan luas penampang mula-mula, dimensinya sama dengan tegangan (Vlack,1989). Pada uji tekan beban kakas sesumbu yang bertambah secara perlahan-lahan sampai putus (patah), maka saat yang bersamaan dilakukan pengamatan mengenai pertambahan panjang yang dialami sampel uji , pertambahan panjang yang terjadi akibat kakas tarikan yang diberikan pada sampel uji disebut deformasi ,sedangkan regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang semula.

2.10. Modulus Patah Dan Modulus Elastisitas

Dalam pengujian tekan digunakan rumus modulus patah / Modulus of Ruptur (MOR) dan modulus elastisitas / Modulus of Elastisity (MOE) yaitu:

Modulus patah (MOR) : ₂

2 3

lt PL

MOR= (2.1)

Modulus Elastisitas (MOE)

:

₃ 3 4 ' ylt L P

MOE = (2.2) .

Dengan :

MOR = Modulus patah (kg/cm 2) MOE = Modulus Elastisitas (kg/ cm 2 ) P = Beban patah (kg)

P` = Beban pada yield (beban lentur) (kg) L = Jarak sanggah (cm)

l = Lebar specimen (cm) t = Tebal specimen ( cm ) y = Jarak defeksi ( cm )

BAB III

METODE PENELITIAN 3.1. Alat

Peralatan yang dipergunakan adalah Neraca Analitik

Seperangkat Hot Press Alumunium poil

Seperangkat alat uji tekan Seperangkat alat DTA Seperangkat alat SEM

3.2.Bahan

Polipropilena 100 % Serat sabut kelapa

3.3. Prosedur Penelitian

3.3.1. Preparasi Serat Sabut Kelapa Sebagai Penguat Komposit Lapis Dengan Polipropilena

Serat sabut kelapa diambil dari kulit buah kelapa yang sudah tua dengan cara memisahkan kulit dengan buah kelapa, kemudian kulit kelapa dilunakkan dengan cara dipukul-pukul. Selanjutnya diproses sampai diperoleh serat sabut kelapa sesuai dengan kebutuhan. Serat sabut kelapa kemudian dijemur hingga kering, setelah itu serat tersebut dirajang dengan ukuran lebih kurang 10 mm, serat inilah

yang nantinya akan digunakan untuk campuran polipropilena sebagai bahan komposit.

3.3.2. Preparasi bahan komposit berlapis dari polimer polipropilena

Polipropilena yang masih berbentuk kristal dicetak dengan menggunakan Hot Press pada suhu 1700 C sehingga terbentuk film dengan ketebalan 5 mm.Hal yang sama dilakukan untuk variasi berat polipropilena yang diperlukan ,hasil film ini kemudian dibuat specimen dengan cara mencampur serat sabut kelapa dengan film polipropilena secara berlapis menggunakan Hot Press dengan tekanan maksimum Dengan variasi komposisi perbandingan antara serat sabut kelapa dengan polipropilena ( 0 :100 ), ( 20 : 80 ), ( 30 : 70 ), ( 40 : 60 ), 50 : 50 ), juga dengan variasi waktu (5,10,20,25,30 menit) Kemudian dikarakterisasi.

3.3.3. Analisis Uji Foto SEM

Analisa SEM dilakukan untuk mempelajari sifat morpologi terhadap sample.Dalam hal ini dapat dilihat rongga-rongga hasil pencampuran material serat sabut kelapa dengan polipropilena. Analisa ini akan mendapatkan gambaran sejauhmana polipropilena dengan sabut kelapa dapat bercampur.

SEM 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 absorbsi elektron.

Teknik SEM pada hakekatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan. Data atau tampilan yang dipreroleh adalah data dari poermukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 m dari permukaan. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan tofografi dengan segala tonjolon, 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 yamg 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 dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai permukaan dengan konduktifitas tinggi, karena polimer mempunyai konduktfitas 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 palladium.

3.3.4.Differensial Thermal Analysis ( DTA )

Salah satu metode analisis thermal adalah DTA yang memberikan informasi tentang perubahan fisik sample. Sampai sejauh mana panas tersebut berpengaruh pada komposit.

Sifat termal polimer merupakan salah satu sifat yang paling penting karena menentukan sifat mekanis bahan polimer. Senyawa–senyawa polimer menunjukkan

suhu transisi gelas pada suhu tertentu. Senyawa polimer amorf seperti PP dan bagian amorf dari polimer semi–kristalin seperti polietilen memiliki suhu transisi gelas (Tg), namun polimer kristalin murni seperti elastomer tidak memiliki suhu transisi gelas, namun hanya menunjukkan suhu leleh (Tm).

Eksoterm

Endoterm

Kristalisas

i Oksidasi

Transisi Gelas

Leleh Dekomposisi T

Gambar 3.1. Pola Umum Kurva DTA

Suhu transisi gelas terjadi ketika polimer amorf atau bagian amorf polimer semi-kristalin menunjukkan perubahan dari keadaan lunak dan elastis menjadi keadaan keras, rapuh dan mirip getas. Suhu transisi gelas dapat dianalisa melalui metode analisis termal. Salah satu metode yang dapat digunakan adalah Differential Thermal Analysis (DTA). DTA adalah tehnik yang mencatat perbedaan antara suhu sampel dan senyawa pembanding, baik terhadap waktu atau suhu saat kedua spesimen dikenai kondisi suhu yang sama dalam sebuah lingkungan yang dipanaskan atau didinginkan pada laju terkendali.

Suhu transisi gelas dipengaruhi oleh fleksibilitas rantai, kekuatan dan ukuran gugus samping dan fleksibilitas rantai samping. Fleksibilitas rantai ditentukan oleh kemudahan gugus – gugus yang berikatan kovalen untuk berotasi. Rotasi ditentukan oleh energi dari gaya – gaya kohesi molekul. Penurunan fleksibilitas rantai meningkatkan Tg melalui peningkatan halangan sterik. Halangan sterik ditentukan oleh ukuran dan bentuk rantai utama.

Gugus – gugus samping yang besar dan kaku menurunkan fleksibilitas rantai utama sehingga Tg meningkat. Penambahan gugus samping yang fleksibel menghasilkan peningkatan jarak antar rantai sehingga gaya intermolekuler menurun dan kemuluran meningkat. Hal ini dapat dicapai dengan penambahan pemlastis dan aditif lainnya (Hatakeyama dan Quinn, 1994).

3.3.5. Uji Modulus Patah ( MOR ) dan Modulus Elastisitas ( MOE )

Sifat keteguhan lentur patah dan sifat keelastisan spesimen setelah diimpregnasi dilakukan uji Modulus patah dan uji Modulus elastisitas. Pengujian modulus patah dan modulus elastisitas dilakukan dengan alat uji tekan terhadap specimen. Spesimen diletakkan di dua titik dari masing-masing kedua bagian ujung specimen sebagai penyanggah pada alat uji tekan, dan kemudian dikenakan penekanan tepat di tengah tengah specimen. Kemudian dicatat beban maksimum (F-maks) dan regangan saat specimen patah.

3.3.6. Skema Percobaan

POLI PROPILENA _{Kulit Buah}

Kelapa

Dipisahkan

antara serat dengan kulitnya

Dicetak tekan sebanyak

dua buah

Digabungkan dengan serat dan dipress dengan hot press

Plat palet Kayu

Gambar 3.2. Alur percobaan

Hot Press

Film _{Serat Sabut Kelapa}

Dicetak Tekan

Plat Komposit

spesimen

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisis Visual Bahan Komposit

Bahan komposit yang dihasilkan dibentuk film dengan menggunakan hot press. tampilan specimen bahan komposit merupakan padatan kering dan tempat sebaran serat bahan pengisi yang kerapatannya meningkat dengan meningkatnya kandungan bahan pengisi mulai 10%,20%,30% dan 40%.

Tampilan bahan komposit polipropilena film dengan serat sabut kelapa dapat dilihat pada gambar berikut.

4.2. Hasil Uji Patah (MOR) dan Modulus Elastis (MOE) Bahan Komposit

Untuk mengetahui hasil peningkatan kekuatan patah komposit maka dilakukan uji patah untuk matriks PoliPropilena Murni 100% dan kayu palet sebagai pembanding. Dari hasil uji patah di peroleh pengaruh perbedaan kandungan bahan pengisi terhadap nilai kekuatan patah bahan komposit . Komposit PP dengan SSK tersebut diaplikasikan pada matriks polimer polipropilena sesuai prosedur (2.1). dan (2.2). serta membutuhkan spesimen uji, yaitu spesimen uji berdasarkan ASTM D 638 Type IV. Sifat mekanis yang diuji disini meliputi kekuatan tekan(MOR) dan keelastisan (MOE). Hasil dari pengujian didapatkan kurva tegangan versus regangan, dapat dilihat pada Lampiran D. Harga tegangan dalam satuan Kgf dan keelastisan juga dalam satuan Kgf. Hasil pengujian ini diolah kembali untuk mendapatkan nilai kekuatan tekan dan keelastisan.

Contoh perhitungan menentukan kekuatan tekan (MOR) dan keelastisan (MOE):

Hasil uji terhadap spesimen polipropilena dan serat sabut kelapa menggunakan

Persamaan (2.1) dan persamaan (2.2) Dengan :

P = 78,40 kgf P’ = 41,49 kg l = 2 cm y = 2,20 cm y = 2,20 cm

t = 1 cm L = 8 cm

diperoleh : ₂ 2 3 lt PL MOR= = 2 . 2 8 . 40 , 78 . 3 = 2 . 2 8 . 2 , 235

= 443.6 ₂

cm kg ₃ 3 4 ' ylt L P MOE = = 3 3 1 . 2 . 2 , 2 . 4 8 . 49 , 41

= 1105.9 ₂

cm kg

Perhitungan yang sama juga dilakukan untuk setiap sampel yang lain. Data hasil uji selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran E.Dari analisis kekuatan tekan dan keelastisan komposit ini kekuatan nya dan keelastisannya berada diantara golongan I dan III kekuatan kayu menurut satuan SNI 033527-1994 .Campuran PP dengan komposisi yang bervariasi merupakan faktor penting untuk menentukan sifat mekanis bahan yang diinginkan.

Tabel 4.1 Uji Mekanik Spesimen (ASTM D 638 Type IV)

sampel kekuatan tekan keelastisan (kgf) (kgf) PP 100% - 5’ 31,80 15,47 PP 100% - 10’ 33,40 65,65 PP 100% - 15’ 41,40 66,50 PP 100% - 20’ 32,20 92,03 PP 100% - 25’ 31,40 97,27 PP 100% - 30’ 46,10 14,67 PP 90% - 5’ 21,40 19,33

PP 90% -10’ 53,10 33,54

PP 90% - 15’ 37,90 12,85

PP 90% - 20’ 78,40 41,49

PP 90% - 25’ 32,00 12,41

PP 90% - 30’ 54,40 52,43

PP 80% - 5’ 43,20 11,86 PP 80% - 10’ 33,80 33,31 PP 80% - 15’ 45,10 19,92 PP 80% - 20’ 46,90 62,71 PP 80% - 25’ 43,10 11,96 PP 80% - 30’ 46,80 36,42 PP 70% - 5’ 32,30 8,69

PP 70% - 10’ 43,20 22,57

PP 70% - 15’ 36,40 20,93

PP 70% - 20’ 37,42 21,83

PP 70% - 25’ 42,60 44,88

PP 70% - 30’ 46,70 37,88

PP 60% - 5’ 28,40 18,65

PP 60% -10’ 44,50 22,81

PP 60% - 15’ 28,00 22,65

PP 60% - 20’ 29,10 23,60

PP 60% - 25’ 38,20 16,71

PP 60% -30’ 31,70 23,05

pilena dengan perlakuan waktu yang berbeda

Kadar pengisi Waktu kekuatan tekan keelastisan (%) (menit) (kgf) (kgf) 0 30 46,10 14,67 10 20 78,40 41,49 20 20 46,90 62,71 30 30 46,70 37,88 40 10 44,50 22,81

Grafik kadar pengisi VS Kekuatan tekan 80

70 60 50 40 30` 20 10 0

10 20 30 40

Kekuatan T

ekan (kgf)

Kadar Pengisi (%)

Tabel 4.3. Perhitungan Modulus Patah (Mor) Dan Modulus Elastis (Moe) Sample l

(cm) t (cm) y (cm) P (kgf) P (N) L (cm) P' (kgf) P' (N) MOR (kg/cm2)

MOE (kg/cm2) 90% 5' 1.998 1.002 1.85 21.40 209.87 8.00 19.33 189.57 125.5 652.5 10’ 1.996 1.056 2.40 53.10 520.75 8.00 33.54 328.93 280.8 746.4 15 1.998 0.997 1.98 37.90 371.69 8.00 12.85 126.02 224.6 411.4 PP 20 1.999 1.020 2.22 78.40 768.87 8.00 41.49 406.89 443.6 1105.9

25 1.899 0.997 1.99 32.00 313.82 8.00 12.41 121.70 199.5 416.0 30 1.887 1.050 2.30 54.40 533.50 8.00 52.43 514.18 307.7 1310.0 80% 5 1.998 0.998 2.03 43.20 423.66 8.00 11.86 116.31 255.5 369.3

10 1.887 1.003 2.04 33.80 331.48 8.00 33.31 326.67 209.5 1076.5 15 1.967 0.993 1.85 45.10 442.30 8.00 19.92 195.36 273.6 701.8 PP 20 1.999 1.060 2.34 46.90 459.95 8.00 62.71 615.00 245.7 1413.0

25 1.998 1.004 1.99 43.10 422.68 8.00 11.96 117.29 251.8 373.1 30 1.997 0.999 2.15 46.80 458.97 8.00 36.42 357.17 276.3 1068.0 70% 5' 1.998 0.997 2.10 32.30 316.77 8.00 8.69 85.22 191.4 262.3 10 1.899 1.003 1.99 43.20 423.66 8.00 22.57 221.34 266.1 743.0 15 1.998 0.997 2.10 36.40 356.97 8.00 20.93 205.26 215.7 631.9 PP 20 1.998 0.998 1.99 37.42 366.98 8.00 21.83 214.09 221.3 693.4 25 1.899 0.997 2.00 42.60 417.78 8.00 44.88 440.14 265.6 1496.8 30 1.998 1.002 1.98 46.70 457.99 8.00 37.88 371.49 274.0 1194.8 60% 5 1.998 0.997 2.00 28.40 278.52 8.00 18.65 182.90 168.3 591.2

10 1.887 1.005 1.88 44.50 436.41 8.00 22.81 223.70 274.8 795.1 15 1.957 0.998 1.87 28.00 274.60 8.00 22.65 222.13 169.1 781.6 PP 20 1.886 0.997 2.02 29.10 285.38 8.00 23.60 231.45 182.7 784.7 25 1.998 1.002 2.10 38.20 374.63 8.00 16.71 163.87 224.1 496.9 30 1.994 0.999 1.86 31.70 310.88 8.00 23.05 226.05 187.5 782.5 100% 5 1.889 0.999 2.20 31.80 311.86 8.00 65.65 643.83 198.5 1989.0

10 1.998 1.120 2.52 33.40 327.55 8.00 66.50 652.17 156.8 1180.1 15 1.998 1.150 2.45 41.40 406.01 8.00 92.03 902.54 184.4 1551.7 PP 20 1.999 1.005 2.45 32.20 315.79 8.00 97.27 953.93 187.7 2456.1 25 1.998 1.002 2.02 31.40 307.94 8.00 14.67 143.87 184.2 453.6 30 1.994 1.000 2.10 46.10 452.10 8.00 19.33 189.57 272.1 579.5

Kekuatan patah bahan komposit menurun dengan naiknya bahan pengisi serat sabut kelapa terhadap matriks Polipropilena.Penurunan kekuatan patah ini disebabkan rendahnya sifat adhesi bahan matrik Polipropilena,selain itu sifat kepolaran bahan matriks dan bahan pengisi yang berbeda menghalangi terjadinya interaksi antara keduanya. Dua hal yang dibutuhkan pada bahan untuk memperkuat bahan komposit agar membentuk produk yang efektif yaitu komponen penguat harus memilik modulu elestisitas yang lebihtinggi dari matriksnya dan harus ada ikatan permukaan yang kuat antara komponen penguat dan matriks tanpa adanya faktor tersebut penambahan bahan penguat dapat menurunkan kekuatan tekan bahan komposit yang dihasilkan (Harjadi, 2000)

Penambahan serat sabut kelapa sebagai bahan pengisi dapat meningkatkan nilai kekuatan tekan bahan komposit dibanding kekuatan tekanmatriks Polipropilena murni ( 100 % ) dan kayu palet sebagai kontrol sebesar 46,10 kgf dan 45,20 kgf.

Dengan meningkatnya kandungan serat sabut kelapa sebagai pengisi kekuatan patah mengalami penurunan , hal inidi sebabkan volume matriks berkurang sedangkan massa serat bertambah sehingga permukaan matriks tidak dapat menutupi

serat dengan baik,sehingga interaksi antara matriks dan serattidak lagi maksimal.

4.3. Analisa Termal Spesimen Campuran Menggunakan DTA

Analisa ini bertujuan untuk menentukan perubahan termal dari suatu bahan sebagai fungsi temperatur dengan mengukur perbedaan temperatur diantara sampel dan bahan pembanding yang stabil terhadap perubahan panas (seperti alumina), dan juga merupakan salah satu tahap untuk mengetahui kekompatibilitasan suatu bahan

polimer. Kurva DTA dari spesimen campuran yang optimum dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.3. Grafik DTA-SSK

Dari termogram DTA SSK gambar 4.3 memperlihatkan adanya puncak pada temperatur 70 oC. 260 C, 345 C dan pada suhu 410 C puncak-puncak ini diidentifikasi sebagai perubahan serat sabut kelapa mulai dari penurunan kadar air hingga terbakar habis menjadi abu. Pada suhu 70 C terjadi penurunan temperatur (endoterm), dan terdekomposisi pada 410 oC dengan terjadi kenaikan temperatur (eksoterm).

0 0 0

Gambar 4.4. Grafik DTA PP-SSK

Sedangkan termogram DTA pada gambar 4.4. dari campuran PP-SSK (9:1) menunjukkan temperatur 165 oC mulai terjadiperubahan ,Kemudian pada suhu 250 C ,370 C dan 450 C Puncak ini diidentifikasi sebagai temperatur leleh dengan terjadi penurunan temperatur (endoterm), dan terdekomposisi pada 450 oC dengan terjadi kenaikan temperatur (eksoterm). Hal ini menunjukkan adanya interaksi antara serat dengan matriks PP (Hatakeyama, dkk, 1994).

Tabel 4.4. Hasil Analisis Sifat Termal Spesimen Campuran

Spesimen

Campuran Rasio

Suhu mulai Leleh

(ºC) Suhu Dekomposisi (ºC)

SSK 10 : 0 70 410

PP – SSK 9 : 1 165 450

4.4. Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM)

Dalam analisis foto SEM dapat diketahui bentuk dan perubahan permukaan dari suatu bahan. Pada prinsipnya bila terjadi perubahan pada suatu bahan misalnya patahan, lekukan dan perubahan struktur dari permukaan, maka bahan tersebut cendrung mengalami perubahan energi. Energi yang berubah tersebut dapat dipancarkan, dipantulkan dan diserap serta diubah bentuknya menjadi fungsi gelombang elektron yang dapat ditangkap dan dibaca hasilnya pada foto SEM.

Gambar 4.5. adalah fotografi permukaan specimen Polipropilena murni yang diperbesar 200 kali. Gambar ini memperlihatkan permukaan tidak rata, ada tonjolan (berwarna terang) , lekukan dan berongga.(berwarna gelap)

Gambar 4.6. Fotografi Mikroskopis serat sabut kelapa

Gambar 4.6. memperlihatkan fotografi permukaan serat sabut kelapa yang diperbesar 200 kali.Gambar ini memperlihatkan permukaan yang tidak rata, berongga tampak bahwa SSK memiliki fibril dan vasculer bundle (bagian yang terang) yang mengelilingi jaringan parenkim (bagian yang gelap) dan ada tonjolan, berpori yang dapat berinteraksi dengan polipropilena.

Gambar 4.7. Fotografi Mikroskopis Spesimen komposit PP-SSK

Gambar 4.7. memperlihatkan permukaan spesimen campuran PP-SSK(9:1). Tampilan permukaan memperlihatkan rongga sudah terisi tetapi masih kelihatan tonjolan yang tersebar tidak merata. Hal ini telah menunjukkan telah terjadi perubahan struktur dan adanya interaksi antara PP dengan SSK yang tentunya mempengaruhi sifat mekanisnya.

Gambar 4.8. Fotografi mikroskopis patahan komposit PP-SSK

Berbeda dengan tampilan permukaan sebelumnya pada gambar 4.8 ini memperlihatkan SSK mengalami patahan, dan Polipropilena mengisi sela-sela serat sabut kelapa, terlihat bahwa serat yang terputus akibat tekanan telah diisi matrik polipropilena. Berarti menguatkan bahwa sifat mekanisnya lebih baik, seperti tegangan dan keelastisannya meningkat.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.Kesimpulan

1. SSK dapat digunakan sebagai penguat komposit PP dan memberikan hasil berupa Tegangan sebesar 78,40 kgf dan elastisitas 41,49 kgf.sedangkan Kayu Palet Industri nilai Tegangan sebesar 46,10 kgf dan elastisitasnya sebesar 28,17 kgf

2. Hasil analisa uji tekan Komposit PP – SSK memberikan informasi

pencampuran Rasio (9 : 1) memberikan harga kekuatan Tekan (MOR) 443,6 kg/cm2 dan keelastisan (MOE) 1105,9 kg/cm2

3. Hasil analisis uji tekan dan uji elastis menunjukan komposit PP – SSK dapat dijadikan bahan pengganti palet kayu dimasa mendatang karena berada diantara kayu kelas III dan kayu kelas IV

5.2.Saran

1. Hasil analisis uji tekan menunjukkan bahwa kekuatan tekan komposit PP - SSK masih dibawah kekuatan tekan kayu kelas I keelastisan kayu kelasI, hendaknya dilakukan penelitian selanjutnya untuk menghasilkan kekuatan yang maksimal, misalnya dengan penambahan senyawa penghubung

2. Agar komposit PP-SSK dapat dimanfaatkan sebagai bahan alternatif palet kayu perlu dirancang bentuk pemakaian palet yang sesuai dan dilanjutkan dengan pengujian lebih lanjut seperti uji jatuh, uji getar, uji impak dan sebagainya.

Lampiran A

Data hasil uji Morfologis Serat Sabut Kelapa

LAPORAN MORFOLOGI SERAT Non kayu (4 contoh)

TANGGAL : April 2008

No Kode contoh P.serat P.serat P.serat Diameter Diameter T.dinding Bil.runkel Kelangsingan kekakuan kelenturan Muhisiep ratio

Min Max Rt2 luar(D) dlm(l) (W) (2xW/l) (l/D)x1000 (W/D) (l/D) (D2_/l2 _/D2_)x100

(µm) (µ m) (µ m) (µ m) (µ m) µ m (µm) (µm) (µ m) (µ m) (µ m)

1. S.B.Pisang 1,45 4,15 3,42 22,43 12,41 6,24 0,64 11,21 0,23 0,84 70,54

2. S.S.Kelapa 0,37 2,49 1,20 23,23 13,26 4,99 0,75 55,53 0,21 0,57 67,42

3. S.G.B.Kelapa - - 3,41 51,41 59,43 10,11 3,30 6,14 0,13 0,73 46,54

4. S.S.Padi - - 16,36 40,43 - - - - - - -

Lampiran B

Lampiran C

Tabel Uji Mekanik Spesimen (ASTM D 638 Type IV)

sampel kekuatan tekan keelastisan (kgf) (kgf) PP 100% - 5’ 31,80 15,47 PP 100% - 10’ 33,40 65,65 PP 100% - 15’ 41,40 66,50 PP 100% - 20’ 32,20 92,03 PP 100% - 25’ 31,40 97,27 PP 100% - 30’ 46,10 14,67 PP 90% - 5’ 21,40 19,33

PP 90% -10’ 53,10 33,54

PP 90% - 15’ 37,90 12,85

PP 90% - 20’ 78,40 41,49

PP 90% - 25’ 32,00 12,41

PP 90% - 30’ 54,40 52,43

PP 80% - 5’ 43,20 11,86 PP 80% - 10’ 33,80 33,31 PP 80% - 15’ 45,10 19,92 PP 80% - 20’ 46,90 62,71 PP 80% - 25’ 43,10 11,96 PP 80% - 30’ 46,80 36,42

Tabel Uji Mekanik Spesimen (ASTM D 638 Type IV)

Sampel kekuatan tekan keelastisan (kgf) (kgf) PP 70% - 5’ 32,30 8,69

PP 70% - 10’ 43,20 22,57

PP 70% - 15’ 36,40 20,93

PP 70% - 20’ 37,42 21,83

PP 70% - 25’ 42,60 44,88

PP 70% - 30’ 46,70 37,88

PP 60% - 5’ 28,40 18,65

PP 60% -10’ 44,50 22,81

PP 60% - 15’ 28,00 22,65

PP 60% - 20’ 29,10 23,60

PP 60% - 25’ 38,20 16,71

PP 60% -30’ 31,70 23,05

Lampiran D

Kekuatan kayu menurut satuan SNI (SNI 033527 – 1994)

Kelas MOE MOR

Kuat (kg/cm2) (kg/cm ) 2

I >161 >1221

II 112 795

III 75 473

IV 56 278

Lampiran E KURVA TEGANGAN-REGANGAN UJI TEKAN Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN - REGANGAN PP MURNI 100% PEMANASAN WAKTU 10 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN - REGANGAN PP MURNI 100% PEMANASAN WAKTU 20 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN - REGANGAN PP MURNI 100% PEMANASAN WAKTU 25 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN - REGANGAN PP MURNI 100% PEMANASAN WAKTU 30 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 90 % WAKTU PEMANASAN 5 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 90 % WAKTU PEMANASAN 10 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN- REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 90% WAKTU PEMANASAN 15 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN- REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 90% WAKTU PEMANASAN 20 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 90% WAKTU PEMANASAN 25 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 90% WAKTU PEMANASAN 30 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 80% WAKTU PEMANASAN 5 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 80% WAKTU PEMANASAN 10 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 80% WAKTU PEMANASAN 15 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 80% WAKTU PEMANASAN 20 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 80% WAKTU PEMANASAN 25 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 80% WAKTU PEMANASAN 30 MENIT

Tegangan \

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 70% WAKTU PEMANASAN 5 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 70% WAKTU PEMANASAN 10 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 70% WAKTU PEMANASAN 15 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 70% WAKTU PEMANASAN 20 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 70% WAKTU PEMANASAN 25 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 70% WAKTU PEMANASAN 30 MENIT

Tegangan

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 60% WAKTU PEMANASAN 10 MENIT

Tegangan

Re

g

an

g

an Re

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK60% WAKTU PEMANASAN 20 MENIT

Tegangan

Regangan

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK60% WAKTU PEMANASAN 25 MENIT

Tegangan

Regangan

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK60% WAKTU PEMANASAN 30 MENIT

Tegangan

Regangan

Lampiran F

Foto-Foto Alat dan Sampel Saat Pembuatan dan Uji Karakteristik Spesimen

Gambar Hot Press Laboratorium Kimia Polimer FMIPA USU tempat pembuatan ekstrudat PE, JPI dan komposit PE-SSP.

Gambar Alat Uji Tarik/Uji Mulur Laboratorium Penelitian FMIPA USU. Torse. Elestronic System Universal Testing Machine Type SC-2DE.

4. Gambar Alat Scanning Electron Microscope Laboratorium PTKI Medan tempat dilakukan Uji SEM sample. ASM-5X. Compac Coater CC-50.

Shimadzu.

5. Gambar Alat Defferential Thermal Analisis Laboratorium PTKI Medan tempat dilakukan Uji DTA sample. Thermal Analyzer DT-30.

Re

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 70% WAKTU PEMANASAN 25 MENIT

Tegangan Re g an g an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 70% WAKTU PEMANASAN 30 MENIT

Tegangan

g

an

g

an

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK 60% WAKTU PEMANASAN 10 MENIT

Tegangan Re g an g an Re

Regangan

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK60% WAKTU PEMANASAN 25 MENIT

Tegangan

Regangan

GRAFIK TEGANGAN –REGANGAN KOMPOSIT PP-SSK60% WAKTU PEMANASAN 30 MENIT

Tegangan

Regangan

Gambar Hot Press Laboratorium Kimia Polimer FMIPA USU tempat pembuatan ekstrudat PE, JPI dan komposit PE-SSP.

Gambar Alat Uji Tarik/Uji Mulur Laboratorium Penelitian FMIPA USU. Torse. Elestronic System Universal Testing Machine Type SC-2DE.

4. Gambar Alat Scanning Electron Microscope Laboratorium PTKI Medan tempat dilakukan Uji SEM sample. ASM-5X. Compac Coater CC-50.

Shimadzu.

5. Gambar Alat Defferential Thermal Analisis Laboratorium PTKI Medan tempat dilakukan Uji DTA sample. Thermal Analyzer DT-30.