PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT BERMATRIKS POLIESTER TAK JENUH DENGAN FILLER SERAT BATANG PISANG).
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT
BERMATRIKS POLIESTER TAK JENUH DENGAN
FILLER SERAT BATANG PISANG
Oleh:
Riris Yana Devi Manihuruk
NIM 4112240009
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2015
i
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
segala kasih dan karunia-Nya yang telah memberikan kesehatan dan kekuatan
kepada penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi ini
diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains di
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan.
Adapun judul skripsi ini adalah “Pembuatan dan Karakterisasi Komposit
bermatriks Poliester Tak Jenuh dengan Filler Serat Batang Pisang”.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada
berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari
pengajuan proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi, antara
lain Bapak Drs. Henok Siagian, M.Si selaku Dosen Pembimbing Skripsi, yang
telah banyak memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal
penelitian sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini. Bapak Drs. Khairul
Amdani, M.Si selaku Dosen Penguji I, Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc. Ph.D
selaku Dosen Penguji II dan Bapak Drs. Nurdin Siregar, MS selaku Dosen
Penguji III, yang telah memberikan kritikan dan masukan demi penyempurnaan
skripsi ini. Bapak
Drs. Juniar Hutahaean, M.Si, selaku Dosen Pembimbing
Akademik yang memberikan bimbingan dan nasehat selama masa perkuliahan dan
telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini. Dan kepada Kak Nana selaku
admin Jurusan Fisika yang telah banyak membantu penulis dalam penyusunan
berkas. Penghargaan juga diberikan kepada Bapak Edi Suratno selaku Laboran
Laboratorium Kimia Polimer USU yang telah memberikan kesempatan dan saransaran untuk melakukan penelitian di Laboratorium Kimia Polimer, Bapak Ilham
Aulia selaku teknisi Laboratorium Teknik Mesin USU yang telah banyak
memberikan bimbingan dan saran selama penelitian berlangsung. Dan kepada
Kementrian Pendidikan Tinggi (Dikti) atas bantuan pendidikan Bidik Misi yang
penulis peroleh selama mengikuti perkuliahan,
Ucapan terima kasih dan teristimewa penulis sampaikan kepada orang tua
tersayang Biner Manihuruk dan Mendiang Ibunda Ermatio Sinabariba yang telah
v
banyak memberikan kasih sayang, doa, motivasi serta semangat baik berupa
materil maupun moril. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada kakak,
abang, adik, dan keponakan saya Eva Junita br Manihuruk, S.P, Devi Tio
Manihuruk, Sastra Sihaloho, Mona Lusia br Manihuruk, S. Kpm, Adi Saputra
Manihuruk, Santa Prima Sari br. Manihuruk, dan Viola Tiorida br. Haloho yang
tiada henti memberikan doa, motivasi dan semangat kepada penulis. Ucapan
terima kasih juga penulis sampaikan kepada partner istimewa penulis Fredrich
Launard Sihotang yang memberikan doa, masukan, dan semangat kepada penulis.
Demikian pula penulis mengucapkan terimakasih kepada seluruh rekan di UKKMK St. Martinus terkhusus Gelora Teater (Bang Willy, Kak Albina, Graciana,
Kak Helen, dll). Kepada teman-teman kost yang turut memberikan dukungan
khususnya Morina, Deslina, Putri dll. Dan kepada seluruh teman-teman Fisika
Nondik 2011 yang telah membantu penulis dalam melakukan penelitian,
memberikan motivasi dan saran.
Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam meyelesaikan
skripsi ini, namun penulis menyadari masih banyak kelemahan baik dari segi isi
maupun tata bahasa dan redaksi, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik
yang bersifat membangun dari pembaca demi sempurnanya skripsi ini
(ririsyanadevi@ymail.com). Akhir kata penulis ucapkan banyak terima kasih,
semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan,
Maret 2015
Riris Yana Devi Manihuruk
NIM. 4112240009
iii
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT BERMATRIKS
POLIESTER TAK JENUH DENGAN FILLER
SERAT BATANG PISANG)
Riris Yana Devi Manihuruk ( 4112240009)
ABSTRAK
Penelitian ini menitikberatkan pada pemanfaatan serat batang pisang sebagai
bahan baku alternatif dalam pembuatan papan komposit. Penggunaan serat batang
pisang bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi fraksi massa dan orientasi
serat terhadap karakteristik komposit polimer. Matriks yang digunakan adalah
polyester tak jenuh (Unsaturated Polyester Resin) dengan katalis Methyl Ethyl
Ketone Peroxida (MEKPo) sebesar 1% dari massa Polyester. Sampel dibuat
dengan komposisi antara matriks dengan filler dengan perbandingan: (100:0),
(99,5:0,5), (99:1), (98,5:1,5), dan (98:2). Karakterisasi yang dilakukan meliputi
pengujian mekanik (uji lentur dan uji tarik) dan pengujian termal (uji kemampuan
nyala). Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan serat batang pisang
sebagai pengisi komposit polimer dapat memberikan peningkatan sifat mekanis
dan termal. Dari hasil pengujian mekanik diperoleh kuat tarik tertinggi sebesar
181,64 kgf/cm2 pada komposisi (98,5 : 1,5)% orientasi serat searah dan yang
memiliki kuat lentur terbesar adalah serat searah dengan komposisi (99,5:0,5)%
yaitu sebesar 119,22 kgf/cm2. Sedangkan untuk kemampuan nyala, penambahan
serat tidak memberikan hasil yang optimal, namun komposisi yang bernilai cukup
baik yaitu (98,5:1,5)% yaitu sebesar 0,0418 mm/detik. Secara keseluruhan serat
dengan orientasi searah adalah pengisi yang memberikan pengaruh positif pada
sifat mekanis dan termal komposit. Fraksi massa yang memberikan nilai optimal
secara keseluruhan pengujian adalah komposisi (98,5:1,5)%
Kata Kunci ; Komposit polimer, serat batang pisang, Polyester, Kuat tarik, kuat
lentur,dan kemampuan nyala.
vi
DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan
Halaman
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
ix
Daftar Tabel
x
Daftar Lampiran
xi
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Batasan Masalah
4
1.3. Rumusan Masalah
5
1.4. Tujuan Penelitian
5
1.5. Manfaat Penelitian
6
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Polimer
7
2.1.1. Polimer berdasarkan asalnya
8
2.1.2. Polimer Berdasrkan sifat termalnya
9
2.1.3. Polimer berdasarkan reaksi pembentuknya
10
2.2. Komposit
12
2.2.1 Klasifikasi Komposit
13
2.2.2
Komposit Serat (Fiber Komposit)
14
2.2.3
Faktor yang mempengaruhi Performa Komposit
16
2.3. Komposit Matriks Polimer
18
2.4. Matriks
21
2.4.1. Resin Poliester
2.4.1.1 Struktur Kimia UPR
22
24
vii
2.4.1.2 Ketahanan Kima dan ketahanan terhadap UV
2.5.Filler
25
26
2.5.1. Serat Batang Pisang
28
2.5.1.1 Analisis Sifat Kimia dan komposisi SBP
29
2.5.1.2 Analisis Sifat Fisis dan Morfologi SBP
30
2.6. Interface dan Interphase
31
2.6.1 Interface
33
2.6.2 Interphase
34
2.7. Sifat Mekanik
2.7.1. Kekuatan Tarik
34
2.7.2. Kekuatan Lentur
37
2.8 Kemampuan Nyala
38
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian
41
3.1.2 Waktu Penelitian
41
3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat
42
3.2.2. Bahan
42
3.3. Variabel Penelitian
42
3.4. Prosedur Penelitian
3.4.1. Persiapan Komposisi Bahan
43
3.4.2. Penyediaan Matriks
44
3.4.3. Penyediaan Filler
44
3.4.4. Pembuatan Komposit Polimer
44
3.4.4.1 Komposit Orientasi Acak
45
3.4.4.2 Komposit Orientasi Searah
45
3.5. Pembuatan Sampel Uji
45
3.6. Prosedur Pengujian
3.6.1. Prosedur Percobaan pengujian tarik
47
viii
3.6.2. Prosedur Percobaan pengujian lentur
47
3.6.3. Prosedur Pengujian Ketahanan nyala
47
3.7. Diagram Alir Penelitian
48
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pengujian
4.1.1. Sifat Mekanik Komposit Polimer
4.1.1.1 Uji Kekuatan Tarik
49
4.1.1.2. Uji Kekuatan Lentur
50
4.1.2. Sifat Termal
4.1.2.1. Uji Kemampuan Nyala
51
4.2. Pembahasan
4.2.1. Sifat Mekanik Komposit Polimer
4.2.1.1 Uji Kekuatan Tarik
51
4.2.1.2. Uji Kekuatan Lentur
54
4.2.2. Sifat Termal
4.2.2.1. Uji Kemampuan Nyala
58
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
60
5.2. Saran
61
DAFTAR PUSTAKA
62
LAMPIRAN
64
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Sifat beberapa kayu
19
Tabel 2.2. Standar sifat mekanik kayu berdasarkan SNI 03-2105-2006
20
Tabel 2.3. Beberapa Sifat Resin
23
Tabel 2.4. Spesifikasi UPR Yukalac 157®BQTN-EX
23
Tabel 2.5. Perbandingan serat alam dengan serat sintetis
28
Tabel 2.6 Sifat beberapa serat alam
29
Tabel 2.7 Sifat kimia komposisi serat batang pisang
26
Tabel 2.8 Sifat fisis dan morfologi serat batang pisang
27
Tabel 3.1. Alat yang digunakan
41
Tabel 3.2. Komposisi bahan
42
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Kuat Tarik
48
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Kuat Lentur
52
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Kemampuan Nyala
56
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Struktur Molekul monomer dan Polietilen
10
Gambar 2.2 Reaksi Kondensasi Nylon
11
Gambar 2.3 Struktur Polyester hasil sintesis dari propylene glycol, maleic
anhydride, dan pthalic anhydride polyester
22
Gambar 2.4 Reaksi crosslink antara katalis dengan rantai polyester
23
Gambar 2.5 Ilustrasi antarmuka serat dengan matriks
32
Gambar 2.6 Kurva Tegangan dan Regangan
35
Gambar 2.7 Uji tarik STM D 638M
36
Gambar 2.8 Alat uji tarik UTM
36
Gambar 2.9 Skema Uji kekuatan lentur
37
Gambar 2.10 Skema alat kerja uji Nyala
39
Gambar 3.1. Bentuk sampel uji tarik sesuai standar ASTM D 638
45
Gambar 3.2. Bentuk sampel uji lentur sesuai standar ASTM D 790
45
Gambar 3.3. Bentuk sampel uji nyala sesuai standar ASTM D 635
45
Gambar 3.4. Diagram alir penelitian
47
Gambar 4. 1 Hubungan antara fraksi massa dan orientasi serat dengan
49
Kuat Tarik
Gambar 4.2 Hubungan antara massa dengan regangan serat acak dan
Searah
50
Gambar 4.3 Hubungan antara Massa dan Modulus Elastisitas Serat acak
dan searah
51
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara massa serat dan kuat lentur serat
acak dan searah
53
Gambar 4.5 Hubungan antara massa dengan defleksi serat acak dan searah 54
Gambar 4.6 Hubungan massa serat dengan modulus elastisitas
55
Gambar 4.7 Hubungan Massa dan Kemampuan Nyala serat acak dan
Searah
57
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 : Surat Izin persetujuan dosen PS
62
Lampiran 2 : Surat izin penelitian dan keterangan
63
Lampiran 3 : Perhitungan pengujian
69
Lampiran 4 : Dokumentasi penelitian
78
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Berdasarkan data statistik Kehutanan (2009) bahwa hingga tahun 2009
sesuai dengan ijin usaha yang diberikan, produksi hutan tanaman mencapai 18,95
juta m3 (HTI) dan 0,09 juta m3 (Perhutani). Sedangkan produksi hutan alam dari
HPH hanya mencapai 4,86 juta m3 dan dari IPK sejumlah 6,62 juta m3. Padahal
kebutuhan kayu nasional yang disampaikan dalam Rencana Pembangunan Jangka
Panjang Kehutanan Tahun 2006 – 2025, mencapai 64 juta m3 per tahun (Anonim,
2001). Kondisi tersebut mengakibatkan adanya ketimpangan yang tinggi antara
ketersediaan produksi kayu dengan kebutuhan kayu nasional.
Teknologi komposit merupakan teknologi hijau dengan menggunakan
material serat alam (Natural Fiber). Tuntutan teknologi ini disesuaikan juga
dengan keadaaan alam yang mendukung untuk pemanfaatannya secara langsung.
Komposit diartikan sebagai kombinasi antara dua material atau lebih yang
berbeda bentuknya, Komposisi kimianya dan tidak saling melarutkan antara
materialnya dimana material yang satu berfungsi sebagai penguat dan material
yang lainnya berfungsi sebagai pengikat untuk menjaga kesatuan unsur-unsurnya.
Komposit berpenguat serat banyak diaplikasikan pada alat- alat yang
membutuhkan perpaduan dua sifat dasar yaitu kuat namun juga ringan. Bahan
komposit memiliki banyak keungulan, diantaranya berat jenisnya rendah kekuatan
yang lebih tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih
murah.Bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu komposit partikel
(particulate composite) dan komposit serat (fibre composite). Unsur utama
penyusun komposit yaitu pengisi (filler) yang berupa serat sebagai kerangka dan
unsur pendukung lainnya yaitu matriks. Pengisi (filler) dan matriks merupakan
dua unsur yang diperlukan dalam pembentukan material komposit.
2
Batang pisang merupakan limbah dari tanaman pisang yang telah ditebang
untuk diambil buahnya dan merupakan limbah pertanian potensil yang belum
banyak
pemanfaatannya.
Beberapa
penelitian
telah
mencoba
untuk
memanfaatkannya antara lain untuk papan partikel dan papan serat (Rahman,
2006).
Serat batang pisang merupakan jenis serat yang berkualitas baik, dan
merupakan salah satu bahan potensial alternatif yang dapat digunakan sebagai
filler pada pembuatan komposit bermatriks Poliester tak jenuh. Batang pisang
sebagai limbah dapat dimanfaatkan menjadi sumber serat agar mempunyai nilai
ekonomis.
Rahman (2006) menyatakan bahwa perbandingan bobot segar antara
batang, daun, dan buah pisang berturut-turut 63, 14, dan 23%. Batang pisang
memiliki bobot jenis 0,29 g/cm3 dan kandungan lignin 33,51% . Dari
perbandingan tersebut maka akan diperoleh batang segar sebanyak 14,939 juta ton
pada tahun yang sama.
Tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang
digunakan karena tegangan yang diberikan pada komposit pertama diterima oleh
matriks dan diteruskan ke serat, sehingga serat akan menahan beban sampai beban
maksimum. Oleh karena itu, serat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus
elastisitas yang lebih tinggi daripada matriks penyusun komposit (Vlack, 1995).
Dilihat dari anatomi seratnya, batang pisang memiliki potensi untuk
dikembangkan menjadi bahan baku produk papan komposit. Pernyataan ini juga
didukung oleh Lisnawati (2000) yang menyatakan bahwa batang pisang
mempunyai potensi serat yang berkualitas baik, sehingga merupakan salah satu
alternatif bahan baku potensial untuk pembuatan papan partikel dan papan serat.
Kondisi ini mengharuskan segera dilakukannya pencarian sumber daya baru yang
mampu
mensubstitusi
kegunaan
kayu,
salah
satunya
adalah
melalui
pengembangan teknologi papan tiruan. Pembuatan papan tiruan pada prinsipnya
bertujuan untuk memanfaatkan limbah, baik itu yang berasal dari limbah kayu
maupun limbah pertanian dan perkebunan. Bahan serat non kayu cocok digunakan
sebagai bahan baku papan serat dan papan komposit (Kollmann dan Cote, 1975).
3
Beberapa kelebihan yang dimiliki oleh papan serat dibandingkan dengan produk
papan tiruan lainnya adalah strukturnya homogen, menghasilkan permukaan
papan yang halus dan licin, permukaan pinggiran yang kuat, bisa diukir dan
dibentuk seperti kayu asalnya (solid), tahan abrasi dan tidak mudah retak/pecah.
Sifat fisis dan mekanis papan komposit dipengaruhi oleh sifat bahan serat,
penambahan bahan penolong dan perekat serta proses pengolahan papan serat itu
sendiri. Penambahan perekat sintetik yang dapat bercampur dengan air diharapkan
dapat menambah kekuatan papan. Selain jenis kayu atau bahan ber-lignosellulosa
yang digunakan, sifat serat juga dipengaruhi oleh perlakuan sebelum atau saat
proses pemisahan serat (pulping). Pada pemanfaatan serat batang pisang perlu ada
perlakuan sebelum serat batang pisang dicampur dengan bahan lain. Perlakuan
dengan alkali (NaOH) diharapkan dapat berpengaruh terhadap komposit yang
dihasilkan, karena fungsi alkali dapat menghilangkan lignin yang ada (Muiz,
2005).
Ketersediaan bahan baku kayu di alam mulai berkurang, maka tidak
menutup kemungkinan dikembangkan produk papan komposit dari limbah
pertanian (agrobased- composite) dengan kualitas yang sama dengan bahan baku
kayu. Limbah batang pisang merupakan salah satu alternatif bahan baku yang
murah dan mudah diperoleh. Pemberian perlakuan alkali pada bahan berlignin
selulosa mampu mengubah struktur kimia dan fisik permukaan serat.
Matriks merupakan unsur pendukung lainnya dalam pembuatan komposit.
Matriks didefenisikan sebagai bahan yang wujudnya cair yang digunakan untuk
membalut dan menyatukan filler tanpa bereaksi secara kimia dengan filler
tersebut. Jenis matriks yang digunakan dalam penelitian ini adalah resin
Unsaturated Polyester Resin (UPR). Resin polyester merupakan salah satu resin
termoset yang mudah diperoleh, selain harganya murah resin polyester ini juga
mempunyai kemampuan berikatan dengan serat alam tanpa menimbulkan reaksi
dan gas, tahan terhadap asam, daya tahan terhadap impak, dan pembuatannya
relative mudah. Resin ini juga mempunyai karateristik yang khas yaitu dapat
diwarnai, transparan, dapat dibuat kaku dan fleksibel, tahan air, cuaca dan bahan
kimia. Polyester dapat digunakan pada suhu kerja mencapai 790C atau lebih
4
tergantung partikel resin dan keperluannya. Penambahan resin polyester ini
dimaksudkan untuk meningkatkan ikatan (mechanical bonding) antara serat dan
matriks maupun penyusun komposit lainnya. Peningkatan kekuatan komposit
serat alam dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan memberikan perlakuan
kimia serat atau dengan penambahan coupling agent.
Pada penelitian sebelumnya, (Sriwita,D , Astuti, 2014) membahas
mengenai pengaruh orientasi dan fraksi massa pada polimer komposit dengan
filler serat nanas (ananas comocus) dan matriks polyester diperoleh hasil Nilai
kuat tarik dan kuat tekan untuk komposit dengan orientasi serat searah lebih tinggi
daripada orientasi serat acak. Nilai kuat tarik maksimum diperoleh pada komposit
dengan penambahan serat 0,2 g sebesar 723,36 N/cm2 dan nilai kuat tekan pada
komposit dengan penambahan serat 1,5 g sebesar 1768,13 N/cm2.
Selain itu juga penelitian mengenai pembuatan papan komposit, (
Supratiningsih, 2012) membahas mengenai pengaruh serbuk serat batang pisang
terhadap sifat mekanik komposit PVC-CaCO3 diperoleh hasil Sifat mekanis
komposit PVC-CaCO 2 3 mempunyai berat persatuan luas antara 4,55 – 5,90
kg/m , bobot isi 1,50 – 1,99 g/cm3, kekuatan tarik 67,56 – 79,03 kg/cm2,
kekerasan 55,00 - 66,66 shore D, penyerapan air 0,96 – 3,32 %, kuat lentur 118,99
– 165,09 kg/cm2, titik nyala 0,03 - 0,08 inc/detik, kerapatan air baik (tidak terjadi
tetesan) dan kemampuan digergaji dan dipaku baik (tidak cacat/retak).
Berdasarkan uraian diatas maka peneliti tertarik untuk menguji pengaruh
penggunaan filler serat batang pisang pada komposit polimer dengan matriks
polyester terhadap sifat mekanik dan ketahanan nyala komposit berdasarkan fraksi
massa dan orientasi serat. Adapun judul penelitian ini adalah “Pembuatan dan
Karakterisasi Komposit bermatriks Poliester Tak Jenuh dengan Filler Serat
Batang Pisang”.
1.2 Batasan Masalah
Berdasarkan uraian yang telah dikemukakan pada latar belakang, maka
dalam penelitian ini penulis membatasi permasalahan sebagai berikut :
1. Filler yang digunakan adalah serat batang pisang;
5
2. Matriks yang digunakan adalah Matriks Unsaturated Polyester Resin (UPR);
3. Katalis yang digunakan adalah katalis MEKPO (Methyl Ethyl Keton
Peroksida);
4. Sifat bahan yang diukur adalah sifat mekanik (kuat tarik dan kuat lentur) dan
kemampuan nyala ;
5. Perendaman serat batang pisang dilakukan dengan NaOH 5 % ;
6. Serat divariasikan dengan orientasi searah dan acak;
7. Variasi perbandingan massa filler dengan matriks adalah (100:0) gr, (99,5:0,5)
gr, (99:1) gr, (98,5:1,5) gr dan (98:2) gr.
1.3 Rumusan Masalah
Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas, maka rumusan
masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimanakah sifat mekanik dan kemampuan nyala komposit polyester dengan
menggunakan filler serat batang pisang?
2. Bagaimanakah pengaruh fraksi massa serat batang pisang terhadap sifat
mekanik dan kemampuan nyala komposit bermatriks polyester?
3. Bagaimanakah pengaruh orientasi serat terhadap sifat mekanik dan kemampuan
nyala komposit bermatriks polyester?
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah :
1. Mengetahui sifat mekanik dan kemampuan nyala komposit bermatriks
polyester dengan filler serat batang pisang;
2. Mengetahui pengaruh fraksi massa serat batang pisang terhadap sifat mekanik
komposit bermatriks polyester;
3. Mengetahui pengaruh orientasi serat batang pisang terhadap sifat mekanik
komposit bermatriks polyester.
6
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Memperoleh informasi mengenai potensial serat batang pisang yang dapat
menghasilkan suatu bahan baru yang bermanfaat dan berkualitas;
2. Diharapkan dapat menjadi acuan untuk penelitian- penelitian berikutnya yang
bertujuan lebih pada pengembangan komposit khususnya yang menggunakan
serat alam lainnya dengan komposisi yang lebih variatif untuk mendapatkan
material komposit, sesuai dengan sifat yang diinginkan;
3. Sebagai referensi bagi peneliti selanjutnya yang memanfaatkan serat alam
untuk pembuatan komposit polyester.
62
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.,( 2001), Technical Data Sheet , Justus Kimia Raya.
ASTM D-638, ASTM D-790, dan ASTM D-635., (1990), Standard and
Literature References for Composite Materials, 2nd, American Society for
Testing Material, Philadelphia, PA.
Azizah, U., (2004), Polimer, Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan
Direktorat Jenderal Pendidikan Dasar Dan Menengah Departemen
Pendidikan Nasional., Jakarta.
Badan Standarisasi Nasional, (2006), Standar Nasional Indonesia (SNI),. SNI-032105-2006., Tentang Syarat Mekanis Papan Komposit, Indonesia, Jakarta.
Bagir, A dan Pradana, G,E., (2010), Pemanfaatan Serat Eceng Gondok sebagai
Bahan Baku Pembuatan Komposit, FT, Universitas Diponegoro.
Budinsky,K.G.,(2003), Engineering
PrenticeHall, New Jersey.
Material
Properties
and
Selection,
Hadi, B.K., Mekanika Struktur Komposit. Departemen Pendidikan Nasional,
Bandung.
Hakim, L. dan Febrianto, F., (2005), Karakteristik Fisis Papan Komposit dari
Serat Batang Pisang dengan Perlakuan Alkali., Penomena : Forestry
Science Journal, Vol.1, No.1, April 2005, ISSN 18296343.
Hull, D., (1981)., An Introduction to Composite Material, University of
Cambridge, New York.
Kollman, F. J. P. and Cote, W. A., (1975), Principle of Wood Science Technology,
Volume II. Wood Based Material, Springer-Verlag., New York.
Lisnawati., (2000), Biologi Serat Abaca dan Musa sp Lain berdasarkan Sifat
Fisis, Kimia dan Kelayakan untuk Bahan Baku Pulp dan Paper., Skripsi,
FMIPA, IPB, Bogor.
63
Muiz, A., (2005), Pemanfaatan Batang Pisang (Musa sp) Sebagai Bahan Baku
Papan Serat., Skripsi, Fakultas Kehutanan, IPB, Bogor.
Nurmalita., (2001), Pengaruh Fraksi Volume Serat dan Lama Perendaman Alkali
Terhadap Kekuatan Impak Komposit Serat Aren-Poliester., Jurnal Ilmiah
Semesta Teknika, Vol.4, No.1.
Rahman, H., (2006), Pembuatan Pulp dari Batang Pisang Uter (Musa
Paradisiaca Linn. Var uter) Pascapanen dengan Proses Soda., Skripsi,
Fakultas Kehutanan, UGM, Yogyakarta.
Schwart, M.M., (1984), Composite Material Handbook, Mc Graw-Hill Book Co.,
New York
Sijabat, R., (2009), Pengaruh NaOH Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit
Terhadap Sifat Mekanik Papan Partikel, Skripsi, FMIPA, Universitas
Negeri Medan, Medan.
Sirait, D.H., (2010), Material Komposit, Erlangga, Jakarta.
Sriwita, D. dan Astuti., (2014), Pembuatan dan Karakterisasi Sifat Mekanik
Bahan Komposit Serat Daun Nenas-Poliester ditinjau dari Fraksi Massa
dan Orientasi Serat, Vol.3, No.1, Januari 2014, ISSN 2302-8491.
Supratiningsih., (2012), Pengaruh Serbuk Serat Batng Pisang sebagai Filler
terhadap Sifat Mekanis Komposit PVC-CaCO3, Balai Besar Kulit, Karet
dan Plastik, Yogyakarta.
Surdia, T. dan Saito, S., (2000), Pengetahuan Bahan Teknik, Penerbit Pradnya
Paramita, Jakarta.
Vlack, L.H., (1995), Ilmu dan Teknologi Bahan, Terjemahan Ir. Sriati Djaprie,
Erlangga, Jakarta.
BERMATRIKS POLIESTER TAK JENUH DENGAN
FILLER SERAT BATANG PISANG
Oleh:
Riris Yana Devi Manihuruk
NIM 4112240009
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2015
i
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
segala kasih dan karunia-Nya yang telah memberikan kesehatan dan kekuatan
kepada penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi ini
diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains di
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan.
Adapun judul skripsi ini adalah “Pembuatan dan Karakterisasi Komposit
bermatriks Poliester Tak Jenuh dengan Filler Serat Batang Pisang”.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada
berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari
pengajuan proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi, antara
lain Bapak Drs. Henok Siagian, M.Si selaku Dosen Pembimbing Skripsi, yang
telah banyak memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal
penelitian sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini. Bapak Drs. Khairul
Amdani, M.Si selaku Dosen Penguji I, Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc. Ph.D
selaku Dosen Penguji II dan Bapak Drs. Nurdin Siregar, MS selaku Dosen
Penguji III, yang telah memberikan kritikan dan masukan demi penyempurnaan
skripsi ini. Bapak
Drs. Juniar Hutahaean, M.Si, selaku Dosen Pembimbing
Akademik yang memberikan bimbingan dan nasehat selama masa perkuliahan dan
telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini. Dan kepada Kak Nana selaku
admin Jurusan Fisika yang telah banyak membantu penulis dalam penyusunan
berkas. Penghargaan juga diberikan kepada Bapak Edi Suratno selaku Laboran
Laboratorium Kimia Polimer USU yang telah memberikan kesempatan dan saransaran untuk melakukan penelitian di Laboratorium Kimia Polimer, Bapak Ilham
Aulia selaku teknisi Laboratorium Teknik Mesin USU yang telah banyak
memberikan bimbingan dan saran selama penelitian berlangsung. Dan kepada
Kementrian Pendidikan Tinggi (Dikti) atas bantuan pendidikan Bidik Misi yang
penulis peroleh selama mengikuti perkuliahan,
Ucapan terima kasih dan teristimewa penulis sampaikan kepada orang tua
tersayang Biner Manihuruk dan Mendiang Ibunda Ermatio Sinabariba yang telah
v
banyak memberikan kasih sayang, doa, motivasi serta semangat baik berupa
materil maupun moril. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada kakak,
abang, adik, dan keponakan saya Eva Junita br Manihuruk, S.P, Devi Tio
Manihuruk, Sastra Sihaloho, Mona Lusia br Manihuruk, S. Kpm, Adi Saputra
Manihuruk, Santa Prima Sari br. Manihuruk, dan Viola Tiorida br. Haloho yang
tiada henti memberikan doa, motivasi dan semangat kepada penulis. Ucapan
terima kasih juga penulis sampaikan kepada partner istimewa penulis Fredrich
Launard Sihotang yang memberikan doa, masukan, dan semangat kepada penulis.
Demikian pula penulis mengucapkan terimakasih kepada seluruh rekan di UKKMK St. Martinus terkhusus Gelora Teater (Bang Willy, Kak Albina, Graciana,
Kak Helen, dll). Kepada teman-teman kost yang turut memberikan dukungan
khususnya Morina, Deslina, Putri dll. Dan kepada seluruh teman-teman Fisika
Nondik 2011 yang telah membantu penulis dalam melakukan penelitian,
memberikan motivasi dan saran.
Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam meyelesaikan
skripsi ini, namun penulis menyadari masih banyak kelemahan baik dari segi isi
maupun tata bahasa dan redaksi, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik
yang bersifat membangun dari pembaca demi sempurnanya skripsi ini
(ririsyanadevi@ymail.com). Akhir kata penulis ucapkan banyak terima kasih,
semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan,
Maret 2015
Riris Yana Devi Manihuruk
NIM. 4112240009
iii
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT BERMATRIKS
POLIESTER TAK JENUH DENGAN FILLER
SERAT BATANG PISANG)
Riris Yana Devi Manihuruk ( 4112240009)
ABSTRAK
Penelitian ini menitikberatkan pada pemanfaatan serat batang pisang sebagai
bahan baku alternatif dalam pembuatan papan komposit. Penggunaan serat batang
pisang bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi fraksi massa dan orientasi
serat terhadap karakteristik komposit polimer. Matriks yang digunakan adalah
polyester tak jenuh (Unsaturated Polyester Resin) dengan katalis Methyl Ethyl
Ketone Peroxida (MEKPo) sebesar 1% dari massa Polyester. Sampel dibuat
dengan komposisi antara matriks dengan filler dengan perbandingan: (100:0),
(99,5:0,5), (99:1), (98,5:1,5), dan (98:2). Karakterisasi yang dilakukan meliputi
pengujian mekanik (uji lentur dan uji tarik) dan pengujian termal (uji kemampuan
nyala). Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan serat batang pisang
sebagai pengisi komposit polimer dapat memberikan peningkatan sifat mekanis
dan termal. Dari hasil pengujian mekanik diperoleh kuat tarik tertinggi sebesar
181,64 kgf/cm2 pada komposisi (98,5 : 1,5)% orientasi serat searah dan yang
memiliki kuat lentur terbesar adalah serat searah dengan komposisi (99,5:0,5)%
yaitu sebesar 119,22 kgf/cm2. Sedangkan untuk kemampuan nyala, penambahan
serat tidak memberikan hasil yang optimal, namun komposisi yang bernilai cukup
baik yaitu (98,5:1,5)% yaitu sebesar 0,0418 mm/detik. Secara keseluruhan serat
dengan orientasi searah adalah pengisi yang memberikan pengaruh positif pada
sifat mekanis dan termal komposit. Fraksi massa yang memberikan nilai optimal
secara keseluruhan pengujian adalah komposisi (98,5:1,5)%
Kata Kunci ; Komposit polimer, serat batang pisang, Polyester, Kuat tarik, kuat
lentur,dan kemampuan nyala.
vi
DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan
Halaman
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
ix
Daftar Tabel
x
Daftar Lampiran
xi
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Batasan Masalah
4
1.3. Rumusan Masalah
5
1.4. Tujuan Penelitian
5
1.5. Manfaat Penelitian
6
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Polimer
7
2.1.1. Polimer berdasarkan asalnya
8
2.1.2. Polimer Berdasrkan sifat termalnya
9
2.1.3. Polimer berdasarkan reaksi pembentuknya
10
2.2. Komposit
12
2.2.1 Klasifikasi Komposit
13
2.2.2
Komposit Serat (Fiber Komposit)
14
2.2.3
Faktor yang mempengaruhi Performa Komposit
16
2.3. Komposit Matriks Polimer
18
2.4. Matriks
21
2.4.1. Resin Poliester
2.4.1.1 Struktur Kimia UPR
22
24
vii
2.4.1.2 Ketahanan Kima dan ketahanan terhadap UV
2.5.Filler
25
26
2.5.1. Serat Batang Pisang
28
2.5.1.1 Analisis Sifat Kimia dan komposisi SBP
29
2.5.1.2 Analisis Sifat Fisis dan Morfologi SBP
30
2.6. Interface dan Interphase
31
2.6.1 Interface
33
2.6.2 Interphase
34
2.7. Sifat Mekanik
2.7.1. Kekuatan Tarik
34
2.7.2. Kekuatan Lentur
37
2.8 Kemampuan Nyala
38
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian
41
3.1.2 Waktu Penelitian
41
3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat
42
3.2.2. Bahan
42
3.3. Variabel Penelitian
42
3.4. Prosedur Penelitian
3.4.1. Persiapan Komposisi Bahan
43
3.4.2. Penyediaan Matriks
44
3.4.3. Penyediaan Filler
44
3.4.4. Pembuatan Komposit Polimer
44
3.4.4.1 Komposit Orientasi Acak
45
3.4.4.2 Komposit Orientasi Searah
45
3.5. Pembuatan Sampel Uji
45
3.6. Prosedur Pengujian
3.6.1. Prosedur Percobaan pengujian tarik
47
viii
3.6.2. Prosedur Percobaan pengujian lentur
47
3.6.3. Prosedur Pengujian Ketahanan nyala
47
3.7. Diagram Alir Penelitian
48
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pengujian
4.1.1. Sifat Mekanik Komposit Polimer
4.1.1.1 Uji Kekuatan Tarik
49
4.1.1.2. Uji Kekuatan Lentur
50
4.1.2. Sifat Termal
4.1.2.1. Uji Kemampuan Nyala
51
4.2. Pembahasan
4.2.1. Sifat Mekanik Komposit Polimer
4.2.1.1 Uji Kekuatan Tarik
51
4.2.1.2. Uji Kekuatan Lentur
54
4.2.2. Sifat Termal
4.2.2.1. Uji Kemampuan Nyala
58
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
60
5.2. Saran
61
DAFTAR PUSTAKA
62
LAMPIRAN
64
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Sifat beberapa kayu
19
Tabel 2.2. Standar sifat mekanik kayu berdasarkan SNI 03-2105-2006
20
Tabel 2.3. Beberapa Sifat Resin
23
Tabel 2.4. Spesifikasi UPR Yukalac 157®BQTN-EX
23
Tabel 2.5. Perbandingan serat alam dengan serat sintetis
28
Tabel 2.6 Sifat beberapa serat alam
29
Tabel 2.7 Sifat kimia komposisi serat batang pisang
26
Tabel 2.8 Sifat fisis dan morfologi serat batang pisang
27
Tabel 3.1. Alat yang digunakan
41
Tabel 3.2. Komposisi bahan
42
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Kuat Tarik
48
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Kuat Lentur
52
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Kemampuan Nyala
56
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Struktur Molekul monomer dan Polietilen
10
Gambar 2.2 Reaksi Kondensasi Nylon
11
Gambar 2.3 Struktur Polyester hasil sintesis dari propylene glycol, maleic
anhydride, dan pthalic anhydride polyester
22
Gambar 2.4 Reaksi crosslink antara katalis dengan rantai polyester
23
Gambar 2.5 Ilustrasi antarmuka serat dengan matriks
32
Gambar 2.6 Kurva Tegangan dan Regangan
35
Gambar 2.7 Uji tarik STM D 638M
36
Gambar 2.8 Alat uji tarik UTM
36
Gambar 2.9 Skema Uji kekuatan lentur
37
Gambar 2.10 Skema alat kerja uji Nyala
39
Gambar 3.1. Bentuk sampel uji tarik sesuai standar ASTM D 638
45
Gambar 3.2. Bentuk sampel uji lentur sesuai standar ASTM D 790
45
Gambar 3.3. Bentuk sampel uji nyala sesuai standar ASTM D 635
45
Gambar 3.4. Diagram alir penelitian
47
Gambar 4. 1 Hubungan antara fraksi massa dan orientasi serat dengan
49
Kuat Tarik
Gambar 4.2 Hubungan antara massa dengan regangan serat acak dan
Searah
50
Gambar 4.3 Hubungan antara Massa dan Modulus Elastisitas Serat acak
dan searah
51
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara massa serat dan kuat lentur serat
acak dan searah
53
Gambar 4.5 Hubungan antara massa dengan defleksi serat acak dan searah 54
Gambar 4.6 Hubungan massa serat dengan modulus elastisitas
55
Gambar 4.7 Hubungan Massa dan Kemampuan Nyala serat acak dan
Searah
57
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 : Surat Izin persetujuan dosen PS
62
Lampiran 2 : Surat izin penelitian dan keterangan
63
Lampiran 3 : Perhitungan pengujian
69
Lampiran 4 : Dokumentasi penelitian
78
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Berdasarkan data statistik Kehutanan (2009) bahwa hingga tahun 2009
sesuai dengan ijin usaha yang diberikan, produksi hutan tanaman mencapai 18,95
juta m3 (HTI) dan 0,09 juta m3 (Perhutani). Sedangkan produksi hutan alam dari
HPH hanya mencapai 4,86 juta m3 dan dari IPK sejumlah 6,62 juta m3. Padahal
kebutuhan kayu nasional yang disampaikan dalam Rencana Pembangunan Jangka
Panjang Kehutanan Tahun 2006 – 2025, mencapai 64 juta m3 per tahun (Anonim,
2001). Kondisi tersebut mengakibatkan adanya ketimpangan yang tinggi antara
ketersediaan produksi kayu dengan kebutuhan kayu nasional.
Teknologi komposit merupakan teknologi hijau dengan menggunakan
material serat alam (Natural Fiber). Tuntutan teknologi ini disesuaikan juga
dengan keadaaan alam yang mendukung untuk pemanfaatannya secara langsung.
Komposit diartikan sebagai kombinasi antara dua material atau lebih yang
berbeda bentuknya, Komposisi kimianya dan tidak saling melarutkan antara
materialnya dimana material yang satu berfungsi sebagai penguat dan material
yang lainnya berfungsi sebagai pengikat untuk menjaga kesatuan unsur-unsurnya.
Komposit berpenguat serat banyak diaplikasikan pada alat- alat yang
membutuhkan perpaduan dua sifat dasar yaitu kuat namun juga ringan. Bahan
komposit memiliki banyak keungulan, diantaranya berat jenisnya rendah kekuatan
yang lebih tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih
murah.Bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu komposit partikel
(particulate composite) dan komposit serat (fibre composite). Unsur utama
penyusun komposit yaitu pengisi (filler) yang berupa serat sebagai kerangka dan
unsur pendukung lainnya yaitu matriks. Pengisi (filler) dan matriks merupakan
dua unsur yang diperlukan dalam pembentukan material komposit.
2
Batang pisang merupakan limbah dari tanaman pisang yang telah ditebang
untuk diambil buahnya dan merupakan limbah pertanian potensil yang belum
banyak
pemanfaatannya.
Beberapa
penelitian
telah
mencoba
untuk
memanfaatkannya antara lain untuk papan partikel dan papan serat (Rahman,
2006).
Serat batang pisang merupakan jenis serat yang berkualitas baik, dan
merupakan salah satu bahan potensial alternatif yang dapat digunakan sebagai
filler pada pembuatan komposit bermatriks Poliester tak jenuh. Batang pisang
sebagai limbah dapat dimanfaatkan menjadi sumber serat agar mempunyai nilai
ekonomis.
Rahman (2006) menyatakan bahwa perbandingan bobot segar antara
batang, daun, dan buah pisang berturut-turut 63, 14, dan 23%. Batang pisang
memiliki bobot jenis 0,29 g/cm3 dan kandungan lignin 33,51% . Dari
perbandingan tersebut maka akan diperoleh batang segar sebanyak 14,939 juta ton
pada tahun yang sama.
Tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang
digunakan karena tegangan yang diberikan pada komposit pertama diterima oleh
matriks dan diteruskan ke serat, sehingga serat akan menahan beban sampai beban
maksimum. Oleh karena itu, serat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus
elastisitas yang lebih tinggi daripada matriks penyusun komposit (Vlack, 1995).
Dilihat dari anatomi seratnya, batang pisang memiliki potensi untuk
dikembangkan menjadi bahan baku produk papan komposit. Pernyataan ini juga
didukung oleh Lisnawati (2000) yang menyatakan bahwa batang pisang
mempunyai potensi serat yang berkualitas baik, sehingga merupakan salah satu
alternatif bahan baku potensial untuk pembuatan papan partikel dan papan serat.
Kondisi ini mengharuskan segera dilakukannya pencarian sumber daya baru yang
mampu
mensubstitusi
kegunaan
kayu,
salah
satunya
adalah
melalui
pengembangan teknologi papan tiruan. Pembuatan papan tiruan pada prinsipnya
bertujuan untuk memanfaatkan limbah, baik itu yang berasal dari limbah kayu
maupun limbah pertanian dan perkebunan. Bahan serat non kayu cocok digunakan
sebagai bahan baku papan serat dan papan komposit (Kollmann dan Cote, 1975).
3
Beberapa kelebihan yang dimiliki oleh papan serat dibandingkan dengan produk
papan tiruan lainnya adalah strukturnya homogen, menghasilkan permukaan
papan yang halus dan licin, permukaan pinggiran yang kuat, bisa diukir dan
dibentuk seperti kayu asalnya (solid), tahan abrasi dan tidak mudah retak/pecah.
Sifat fisis dan mekanis papan komposit dipengaruhi oleh sifat bahan serat,
penambahan bahan penolong dan perekat serta proses pengolahan papan serat itu
sendiri. Penambahan perekat sintetik yang dapat bercampur dengan air diharapkan
dapat menambah kekuatan papan. Selain jenis kayu atau bahan ber-lignosellulosa
yang digunakan, sifat serat juga dipengaruhi oleh perlakuan sebelum atau saat
proses pemisahan serat (pulping). Pada pemanfaatan serat batang pisang perlu ada
perlakuan sebelum serat batang pisang dicampur dengan bahan lain. Perlakuan
dengan alkali (NaOH) diharapkan dapat berpengaruh terhadap komposit yang
dihasilkan, karena fungsi alkali dapat menghilangkan lignin yang ada (Muiz,
2005).
Ketersediaan bahan baku kayu di alam mulai berkurang, maka tidak
menutup kemungkinan dikembangkan produk papan komposit dari limbah
pertanian (agrobased- composite) dengan kualitas yang sama dengan bahan baku
kayu. Limbah batang pisang merupakan salah satu alternatif bahan baku yang
murah dan mudah diperoleh. Pemberian perlakuan alkali pada bahan berlignin
selulosa mampu mengubah struktur kimia dan fisik permukaan serat.
Matriks merupakan unsur pendukung lainnya dalam pembuatan komposit.
Matriks didefenisikan sebagai bahan yang wujudnya cair yang digunakan untuk
membalut dan menyatukan filler tanpa bereaksi secara kimia dengan filler
tersebut. Jenis matriks yang digunakan dalam penelitian ini adalah resin
Unsaturated Polyester Resin (UPR). Resin polyester merupakan salah satu resin
termoset yang mudah diperoleh, selain harganya murah resin polyester ini juga
mempunyai kemampuan berikatan dengan serat alam tanpa menimbulkan reaksi
dan gas, tahan terhadap asam, daya tahan terhadap impak, dan pembuatannya
relative mudah. Resin ini juga mempunyai karateristik yang khas yaitu dapat
diwarnai, transparan, dapat dibuat kaku dan fleksibel, tahan air, cuaca dan bahan
kimia. Polyester dapat digunakan pada suhu kerja mencapai 790C atau lebih
4
tergantung partikel resin dan keperluannya. Penambahan resin polyester ini
dimaksudkan untuk meningkatkan ikatan (mechanical bonding) antara serat dan
matriks maupun penyusun komposit lainnya. Peningkatan kekuatan komposit
serat alam dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan memberikan perlakuan
kimia serat atau dengan penambahan coupling agent.
Pada penelitian sebelumnya, (Sriwita,D , Astuti, 2014) membahas
mengenai pengaruh orientasi dan fraksi massa pada polimer komposit dengan
filler serat nanas (ananas comocus) dan matriks polyester diperoleh hasil Nilai
kuat tarik dan kuat tekan untuk komposit dengan orientasi serat searah lebih tinggi
daripada orientasi serat acak. Nilai kuat tarik maksimum diperoleh pada komposit
dengan penambahan serat 0,2 g sebesar 723,36 N/cm2 dan nilai kuat tekan pada
komposit dengan penambahan serat 1,5 g sebesar 1768,13 N/cm2.
Selain itu juga penelitian mengenai pembuatan papan komposit, (
Supratiningsih, 2012) membahas mengenai pengaruh serbuk serat batang pisang
terhadap sifat mekanik komposit PVC-CaCO3 diperoleh hasil Sifat mekanis
komposit PVC-CaCO 2 3 mempunyai berat persatuan luas antara 4,55 – 5,90
kg/m , bobot isi 1,50 – 1,99 g/cm3, kekuatan tarik 67,56 – 79,03 kg/cm2,
kekerasan 55,00 - 66,66 shore D, penyerapan air 0,96 – 3,32 %, kuat lentur 118,99
– 165,09 kg/cm2, titik nyala 0,03 - 0,08 inc/detik, kerapatan air baik (tidak terjadi
tetesan) dan kemampuan digergaji dan dipaku baik (tidak cacat/retak).
Berdasarkan uraian diatas maka peneliti tertarik untuk menguji pengaruh
penggunaan filler serat batang pisang pada komposit polimer dengan matriks
polyester terhadap sifat mekanik dan ketahanan nyala komposit berdasarkan fraksi
massa dan orientasi serat. Adapun judul penelitian ini adalah “Pembuatan dan
Karakterisasi Komposit bermatriks Poliester Tak Jenuh dengan Filler Serat
Batang Pisang”.
1.2 Batasan Masalah
Berdasarkan uraian yang telah dikemukakan pada latar belakang, maka
dalam penelitian ini penulis membatasi permasalahan sebagai berikut :
1. Filler yang digunakan adalah serat batang pisang;
5
2. Matriks yang digunakan adalah Matriks Unsaturated Polyester Resin (UPR);
3. Katalis yang digunakan adalah katalis MEKPO (Methyl Ethyl Keton
Peroksida);
4. Sifat bahan yang diukur adalah sifat mekanik (kuat tarik dan kuat lentur) dan
kemampuan nyala ;
5. Perendaman serat batang pisang dilakukan dengan NaOH 5 % ;
6. Serat divariasikan dengan orientasi searah dan acak;
7. Variasi perbandingan massa filler dengan matriks adalah (100:0) gr, (99,5:0,5)
gr, (99:1) gr, (98,5:1,5) gr dan (98:2) gr.
1.3 Rumusan Masalah
Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas, maka rumusan
masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimanakah sifat mekanik dan kemampuan nyala komposit polyester dengan
menggunakan filler serat batang pisang?
2. Bagaimanakah pengaruh fraksi massa serat batang pisang terhadap sifat
mekanik dan kemampuan nyala komposit bermatriks polyester?
3. Bagaimanakah pengaruh orientasi serat terhadap sifat mekanik dan kemampuan
nyala komposit bermatriks polyester?
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah :
1. Mengetahui sifat mekanik dan kemampuan nyala komposit bermatriks
polyester dengan filler serat batang pisang;
2. Mengetahui pengaruh fraksi massa serat batang pisang terhadap sifat mekanik
komposit bermatriks polyester;
3. Mengetahui pengaruh orientasi serat batang pisang terhadap sifat mekanik
komposit bermatriks polyester.
6
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Memperoleh informasi mengenai potensial serat batang pisang yang dapat
menghasilkan suatu bahan baru yang bermanfaat dan berkualitas;
2. Diharapkan dapat menjadi acuan untuk penelitian- penelitian berikutnya yang
bertujuan lebih pada pengembangan komposit khususnya yang menggunakan
serat alam lainnya dengan komposisi yang lebih variatif untuk mendapatkan
material komposit, sesuai dengan sifat yang diinginkan;
3. Sebagai referensi bagi peneliti selanjutnya yang memanfaatkan serat alam
untuk pembuatan komposit polyester.
62
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.,( 2001), Technical Data Sheet , Justus Kimia Raya.
ASTM D-638, ASTM D-790, dan ASTM D-635., (1990), Standard and
Literature References for Composite Materials, 2nd, American Society for
Testing Material, Philadelphia, PA.
Azizah, U., (2004), Polimer, Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan
Direktorat Jenderal Pendidikan Dasar Dan Menengah Departemen
Pendidikan Nasional., Jakarta.
Badan Standarisasi Nasional, (2006), Standar Nasional Indonesia (SNI),. SNI-032105-2006., Tentang Syarat Mekanis Papan Komposit, Indonesia, Jakarta.
Bagir, A dan Pradana, G,E., (2010), Pemanfaatan Serat Eceng Gondok sebagai
Bahan Baku Pembuatan Komposit, FT, Universitas Diponegoro.
Budinsky,K.G.,(2003), Engineering
PrenticeHall, New Jersey.
Material
Properties
and
Selection,
Hadi, B.K., Mekanika Struktur Komposit. Departemen Pendidikan Nasional,
Bandung.
Hakim, L. dan Febrianto, F., (2005), Karakteristik Fisis Papan Komposit dari
Serat Batang Pisang dengan Perlakuan Alkali., Penomena : Forestry
Science Journal, Vol.1, No.1, April 2005, ISSN 18296343.
Hull, D., (1981)., An Introduction to Composite Material, University of
Cambridge, New York.
Kollman, F. J. P. and Cote, W. A., (1975), Principle of Wood Science Technology,
Volume II. Wood Based Material, Springer-Verlag., New York.
Lisnawati., (2000), Biologi Serat Abaca dan Musa sp Lain berdasarkan Sifat
Fisis, Kimia dan Kelayakan untuk Bahan Baku Pulp dan Paper., Skripsi,
FMIPA, IPB, Bogor.
63
Muiz, A., (2005), Pemanfaatan Batang Pisang (Musa sp) Sebagai Bahan Baku
Papan Serat., Skripsi, Fakultas Kehutanan, IPB, Bogor.
Nurmalita., (2001), Pengaruh Fraksi Volume Serat dan Lama Perendaman Alkali
Terhadap Kekuatan Impak Komposit Serat Aren-Poliester., Jurnal Ilmiah
Semesta Teknika, Vol.4, No.1.
Rahman, H., (2006), Pembuatan Pulp dari Batang Pisang Uter (Musa
Paradisiaca Linn. Var uter) Pascapanen dengan Proses Soda., Skripsi,
Fakultas Kehutanan, UGM, Yogyakarta.
Schwart, M.M., (1984), Composite Material Handbook, Mc Graw-Hill Book Co.,
New York
Sijabat, R., (2009), Pengaruh NaOH Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit
Terhadap Sifat Mekanik Papan Partikel, Skripsi, FMIPA, Universitas
Negeri Medan, Medan.
Sirait, D.H., (2010), Material Komposit, Erlangga, Jakarta.
Sriwita, D. dan Astuti., (2014), Pembuatan dan Karakterisasi Sifat Mekanik
Bahan Komposit Serat Daun Nenas-Poliester ditinjau dari Fraksi Massa
dan Orientasi Serat, Vol.3, No.1, Januari 2014, ISSN 2302-8491.
Supratiningsih., (2012), Pengaruh Serbuk Serat Batng Pisang sebagai Filler
terhadap Sifat Mekanis Komposit PVC-CaCO3, Balai Besar Kulit, Karet
dan Plastik, Yogyakarta.
Surdia, T. dan Saito, S., (2000), Pengetahuan Bahan Teknik, Penerbit Pradnya
Paramita, Jakarta.
Vlack, L.H., (1995), Ilmu dan Teknologi Bahan, Terjemahan Ir. Sriati Djaprie,
Erlangga, Jakarta.