40 Tabel 2.2 Karakteristik Polipropilena Daur Ulang [6, 37]
Sifat Nilai
Titik lebur
o
C Suhu kristalisasi
o
C Kekuatan tarik MPa
163,7 121,79
16 - 26 Modulus tarik MPa
700 - 800 Pemanjangan saat putus
12,5 Kristalinitas
32,2481
2.2.2 Fasa Tersebar
Fasa tersebar pengisi merupakan bahan dalam bentuk partikel, serat atau kepingan yang ditambahkan untuk meningkatkan sifat mekanik dan fisik bahan
komposit seperti kekuatan, kekakuan dan keliatan [5]. Fasa ini bertindak sebagai medium alas beban atau komponen dimana tegasan diberikan. Bentuk yang paling
kuat pada semua kelas bahan penguat adalah serat. Oleh karena itu, banyak bahan penguat terutama serat yang telah digunakan secara komersil untuk beberapa jenis
matriks tertentu [30]. Ada beberapa bentuk serat seperti serat pendek, serat panjang, serat selanjar,
tikar anyaman, dan lain - lain. Serat adalah bahan penguat yang dicirikan dengan perbandingan aspek aspect ratio yaitu perbandingan panjang terhadap diameter
serat. Perbandingan aspek ini memainkan peranan penting terhadap sifat - sifat kekakuan dan keliatan toughness bahan komposit. Partikel tidak mempunyai
geometri yang seragam, sehingga perbandingan aspeknya lebih susah ditentukan. Perbandingan aspek partikel lebih kecil dibandingkan serat sehingga kesan
partikel terhadap sifat - sifat mekanik komposit polimer yang dihasilkan tidak begitu nampak [30].
Ada terdapat dua jenis serat, yaitu serat sintetis dan serat alami [30] : 1.
Serat Sintetis Serat sintetis telah digunakan secara meluas pada pembuatan komposit.
Contohnya serat kaca, serat karbon, serat kevlar dan sebagainya. Kelebihan penggunaan serat sintetis adalah kekuatan yang tinggi karena serat ini dapat
menghasilkan kekuatan yang diinginkan tetapi meningkatkan biaya pembuatan komposit karet serat sintetis cenderung mahal. Komposit yang
dihasilkan dengan menggunakan serat sintetis mempunyai ketahanan terhadap panas, dingin dan kelembaban. Selain serat di atas, contoh serat
Universitas Sumatera Utara
41 sintetis yang lain, yaitu serat logam, serat polimer dan sebagainya yang
digunakan pada industri pembuatan komposit. 2.
Serat Alami Serat alami merupakan suatu serat lignoselulosa yang berasal dari tumbuh -
tumbuhan yang memiliki komponen kimia yang terdiri dari karbohidrat, lignin dan bahan ekstrak. Sedangkan karbohidrat terdiri dari selulosa dan
hemiselulosa. Serat alami digunakan sebagai bahan penguat pada teknologi polimer karena beberapa alasan berikut :
Serat alami dapat terikat sendiri antara satu sama lain karena adanya ikatan hidrogen antara molekul selulosa.
Memiliki sifat lentur yang tinggi. Memiliki luas permukaan yang besar sehingga sentuhan ikatan antara
muka dengan serat dan matriks semakin besar. Penggunaan serat alami pada pembuatan komposit juga dipengaruhi
harga, kriteria ekonomi yaitu faktor kesediaan bahan mentah dalam jumlah yang banyak dan juga biaya yang lebih murah dibandingkan
dengan serat sintetis. Adapun beberapa kriteria pemilihan serat sebagai pengisi bahan komposit,
yaitu [30] : Biaya
Sifat - sifat mekanik Densitas
Keserasian Kestabilan UV
Kemampuan proses Koefisien termal ekspansi
Pada penelitian ini, terdapat 2 jenis pengisi yang digunakan, yaitu serbuk serat sintetis dan serbuk serat alami. Serat sintetis yang digunakan adalah serat
kaca tipe - E dan serat alami yang digunakan adalah serat ampas tebu.
Universitas Sumatera Utara
42 2.2.2.1
Serat Kaca Serat kaca merupakan komoditas komposit yang paling banyak digunakan
dan berkembang dengan sangat pesat dalam penggunaannya [29]. Kaca merupakan jenis pengisi yang baik untuk plastik. Kaca merupakan salah satu
material paling kuat kekuatan tarik 3,5 GPa pada ukuran diameter 9 - 15 μm.
Selain itu, serat kaca juga memiliki sifat tidak mudah terbakar dan tahan terhadap senyawa kimia [38]. Kaca merupakan turunan dari sumber alam yaitu pasir [39]
dan tersedia dalam berbagai macam bentuk, yaitu [27] :
1. Bentuk benang kontinu dengan susunan keliling continuous strands and
rovings. Susunan keliling ini diperoleh dari benang kontinu yang digunakan pada produk berupa filamen seperti botol bertekanan, tanki, dan
sebagainya. Resin poliester dapat dipadukan dengan bentuk serat kaca ini.
Gambar 2.6 Continuous Strands and Rovings
2. Bentuk benang yang dipotong chopped strands. Benang kaca ini dipotong
menjadi bendek pada ukuran 3 - 10 mm. Resin poliester dapat dipadukan dengan bentuk serat kaca ini dan juga banyak digunakan sebagai pengisi
pada termoplastik.
Gambar 2.7 Chopped Strands
Universitas Sumatera Utara
43 3.
Bentuk benang yarn. Bentuk ini merupakan analogi dari serat tekstil dan digunakan untuk menenun kain kaca ataupun digunakan sebagai kawat
pengikat pada ban kendaraan.
Gambar 2.8 Yarn
4.
Bentuk tikar Mat. Bentuk serat kaca ini dibuat dengan menyatukan benang - benang serat kaca panjangnya 20 - 50 mm dengan bantuan resin sehingga
satuan benang - benang ini akan menyerupai bentuk tikar.
Gambar 2.9 Mat
Selain terdiri dari berbagai macam bentuk, serat kaca yang digunakan secara komersial juga terdiri dari berbagai tipe sesuai dengan sifat serat kaca tersebut
yang diklasifikan dalam abjad, yaitu [27, 40] : 1.
Serat Kaca Tipe - E Abjad „E‟ yang terdapat pada tipe serat kaca ini merupakan singkatan dari
kata electrical, yang menandakan bahwa sifat khasnya adalah memiliki ketahanan terhadap listrik yang baik kemampuan menghantarkan listrik
yang buruk.
Universitas Sumatera Utara
44 2.
Serat Kaca Tipe - S Abjad „S‟ yang terdapat pada tipe serat kaca ini merupakan singkatan dari
kata strength, yang menandakan bahwa sifat khasnya adalah memiliki kekuatan yang tinggi.
3. Serat Kaca Tipe - C
Abjad „C‟ yang terdapat pada tipe serat kaca ini merupakan singkatan dari kata chemical, yang menandakan bahwa sifat khasnya adalah memiliki
ketahanan terhadap senyawa kimia yang tinggi. 4.
Serat Kaca Tipe - M Abjad „M‟ yang terdapat pada tipe serat kaca ini merupakan singkatan dari
kata modulus, yang menandakan bahwa sifat khasnya adalah memiliki modulus yang tinggi kekakuan yang tinggi sehingga banyak digunakan
pada aplikasi struktural yang memerlukan tingkat kekakuan yang tinggi. 5.
Serat Kaca Tipe - A Abjad „A‟ yang terdapat pada tipe serat kaca ini merupakan singkatan dari
kata alkali, yang menandakan bahwa sifat khasnya adalah memiliki komposisi senyawa alkali yang tinggi sehingga mudah dirusak oleh adanya
uap air. Tipe serat kaca ini hanya digunakan untuk hal - hal yang umum tidak ada kontak dengan uap air, selain itu harganya juga murah.
6. Serat Kaca Tipe - D
Abjad „D‟ yang terdapat pada tipe serat kaca ini merupakan singkatan dari kata dielectric, yang menandakan bahwa sifat khasnya adalah memiliki
konstanta dielektrik yang rendah sehingga cocok untuk diaplikasikan pada bidang elektronik.
Pada penelitian ini, tipe serat kaca yang digunakan adalah tipe - E dengan bentuk serat kaca tikar mat. Serat kaca tipe - E memiliki komposisi yang dapat
dilihat pada tabel dibawah ini :
Universitas Sumatera Utara
45 Tabel 2.3 Komposisi Serat Kaca Tipe - E [40]
Komposisi berat
Silikon dioksida SiO
2
59,0 - 60,1 Aluminium oksida Al
2
O
3
12,1 - 13,2 Kalsium oksida CaO
22,1 - 22,6 Magnesium oksida MgO
3,1 - 3,4 Titanium oksida TiO
2
0,5 - 1,5 Sodium oksida Na
2
O 0,6 - 0,9
Kalium oksida K
2
O 0,2
Besi oksida Fe
2
O
3
0,2 Florin F
2
0,1 Sifat fisis dan mekanik dari serat kaca tipe - E dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 2.4 Sifat Fisis dan Mekanik Serat Kaca Tipe - E [39]
Sifat Nilai
Densitas gcm
3
2,59 Konstanta dielektrik pada 23
o
C, 1 MHz 6,3 - 6,7
Kekuatan tarik MPa 34,45
Modulus elastisitas GPa 72,35
Pemanjangan 4,8
Tabel 2.5 Perbandingan Antara Serat Alami dan Serat Kaca [41]
Sifat Serat Alami
Serat Kaca
Massa Jenis Rendah
2x Serat Alami Biaya
Rendah Rendah lebih tinggi dari SA
Terbarukan Ya
Tidak Kemampuan Daur Ulang
Ya Tidak
Konsumsi Energi Rendah
Tinggi Distribusi
Luas Luas
Menetralkan CO
2
Ya Tidak
Menyebabkan Abrasi Tidak
Ya Resiko Kesehatan
Tidak Ya
Limbah Biodegradable
Tidak Biodegradable Berdasarkan perbandingan antara serat alami dan serat kaca pada Tabel 2.5,
dapat dilihat bahwa serat alami memiliki sejumlah kelebihan yang tidak dimiliki oleh serat kaca. Penambahan serat alami pada komposit yang diperkuat serat kaca
diharapkan dapat mengurangi kelemahan serat kaca.
Universitas Sumatera Utara
46 2.2.2.2
Serat Ampas Tebu Ampas tebu bagasse merupakan adalah bahan sisa berserat dari batang
tebu yang telah mengalami ekstraksi niranya dan tidak tahan disimpan karena mudah terserang jamur [42]. Ampas tebu tersedia dalam jumlah banyak pada
industri gula dan dalam satu kali proses ekstraksi dihasilkan ampas tebu sekitar 35 - 40 dari berat tebu yang digiling secara keseluruhan. Dari sekian banyak ampas
tebu yang dihasilkan, hanya sekitar 50 yang dimanfaatkan sebagai bahan bakar dalam proses produksi gula [43]. Selain sebagai bahan bakar dalam proses
produksi gula, ampas tebu juga dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk serat dan partikel untuk papan, plastik, pakan ternak, kertas dan media untuk budidaya
jamur atau dikomposisikan untuk pembuatan pupuk, serta adsorben ion logam berat seperti seng, kadmium, tembaga dan timbal [42, 43]. Sebanyak 54 juta ton
tebu diproduksi setiap tahun di seluruh dunia dan industri gula rata - rata menghasilkan 270 kg ampas tebu per ton tebu [13].
Gambar 2.10 Ampas Tebu
Ampas tebu juga memiliki kadar selulosa tinggi yang merupakan komponen penting dalam dunia polimer [14]. Suatu bahan yang memiliki kadar selulosa yang
tinggi mengindikasikan bahwa bahan tersebut memiliki ikatan - ikatan seperti ikatan hidrogen yang dapat membuat bahan menjadi kuat dan kaku [15].
Komposisi serat ampas tebu dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Universitas Sumatera Utara
47 Tabel 2.6 Komposisi Serat Ampas Tebu [26]
Komponen Kadar
Selulosa 55,3
Hemiselulosa 18,8
Lignin 21,0
Senyawa ekstraktif 2,9
Abu 1,9
Selain itu, ampas tebu juga memiliki densitas yang rendah sehingga dapat memperingan komposit yang dihasilkan serta beberapa sifat mekanik yang
mendukung. Sifat fisis dan mekanik serat ampas tebu dapat dilihat pada tabel di bawah ini :
Tabel 2.7 Sifat Fisis dan Mekanik Serat Ampas Tebu [42]
Sifat Nilai
Densitas gcm
3
0,36 Kekuatan tarik MPa
140 Perpanjangan
25 Kekerasan MPa
3200 Dengan jumlah produksi yang besar setiap tahunnya, komposisi selulosa
tinggi yang dapat membuat suatu bahan menjadi kuat dan kaku, serta sifat fisis dan mekanik yang mendukung pada ampas tebu ini, maka ampas tebu sangat
berpotensi untuk dijadikan salah satu pengisi pada komposit hibrid polipropilena daur ulang dari PBKG.
2.2.3 Fasa Antarmuka
