36 dapat dilihat pada polipropilena murni menyisakan abu sebesar 1 yang mana
kandungannya merupakan senyawa-senyawa organik. Berbeda dengan komposit berpengisi abu pembakaran biomassa kelapa sawit yang lebih banyak senyawa-
senyawanya bersifat anorganik berupa karbon. Untuk densitas komposit, terjadi peningkatan dengan meningkatnya
kandungan bahan pengisi abu pembakaran biomassa kelapa sawit. Hal ini menunjukkan kerapatan dari komposit polipropilena berpengisi abu pembakaran
biomassa kelapa sawit lebih besar daripada matriks polipropilena setelah terjadi pencampuran. Dalam hal ini, massa dari abu pembakaran biomassa kelapa sawit
sendiri yang lebih besar mempengaruhimeningkatkan densitas dari komposit yang dihasilkan.
4.4 FLAMMABILITAS KOMPOSIT POLIPROPILENA BERPENGISI ABU PEMBAKARAN BIOMASSA KELAPA SAWIT
Flammabilitas dari komposit diuji dengan flammability test menggunakan metode UL-94 dengan pembakaran vertikal pada 5 spesimen uji komposit, dan waktu
bakar ditunjukkan pada tabel di bawah ini.
Tabel 4.2 Flammabalitas komposit polipropilena berpengisi abu pembakaran
biomassa kelapa sawit
Komposisi Kapas
Terbakar Waktu
terbakar ke-2
Total Waktu terbakar ke-
1 dan ke-2 Waktu
terbakar ke-1 atau ke-2
Grade
YaTidak 60 detik
250 detik 30 detik
1000 Ya
333,70 365,84
333,70 Non Grade
9010 Ya
362,42 504,99
362,42 Non Grade
8515 Ya
120,16 138,96
120,16 Non Grade
8020 Ya
17,72 36,69
18,97 94 V-2
Hasil pengujian komposit menunjukkan bahwa flammabilitas dari komposit propilen mempunyai grade yang meningkat dengan meningkatnya kandungan bahan
pengisi. Hal ini menunjukkan bahwa semakin bertambahnya komposisi dari pengisi meningkatkan
ketahanan komposit
terhadap pembakaranapi.
Komposit polipropilena dengan rasio 8020 telah memiliki grade V-2 dibanding rasio 9010 dan
8515 yang belum mempunyai grade. Grade ini sendiri didasarkan pada parameter,
Universitas Sumatera Utara
37 dimana V-0 merupakan rating yang sangat baik yang telah dapat diaplikasikan pada
peralatan elektronik. Tabel 4.3 Standart Flammabilitas Pembakaran Vertikal UL-94
Kapas Terbakar
Waktu terbakar ke-2
s Total Waktu
terbakar ke-1 dan ke-2 s
Waktu terbakar ke-1
atau ke-2 s Grade
Yes 60
250 30
Non Grade 60
250 30
94 V-2
No 30 - 60
250 30
94 V-1 30
50 - 250 30
94 V-1 50
10 - 30 94 V-1
10 94 V-0
Semakin tinggi graderating yang diperoleh dari komposit menunjukkan peningkatan ketahanan terhadap pembakaran atau terhadap ignition pemicu terhadap
pembakaran. Dalam hal ini, komposit polipropilena berpengisi POFA rasio 8020 telah memiliki graderating V-2.
Huang, dkk telah meneliti sinergi antara Sepiolit dan Magnesium Hidroksida Mg0H
2
pada flame retardant bebas halogen Etilen Vinil Asetat EVA kopolimer dalam berbagai variasi. Hasilnya ditunjukkan pada Tabel 4.4 di bawah ini.
Tabel 4.4 Komposisi MgOH
2
Vs Rating UL-94 [31]
Bila dibandingkan dengan MgOH
2
pada EVA dengan komposisi 54 yang memberikan efek graderating yang sama. Penambahan komposisi POFA sebagai
pengisi yang semakin besar diharapkan akan lebih meningkatkan kestabilan termal melalui pembentukan efek penghalang dari dekomposisi produk melalui dispersi
Komposisi EVA
Komposisi MgOH
2
Komposisi Sepiolit
Rating UL-94
100 non-grade
45 55
non-grade 45
54 1
V-2 45
53 2
V-1 45
52 3
V-0 45
51 4
V-0 45
50 5
V-1 45
47 8
V-2
Universitas Sumatera Utara
38 pengisi ke dalam matriks. POFA sendiri yang telah terbukti dapat meningkatkan
ketahanan termal pada beton concrete semen [3]. POFA memiliki kandungan senyawa Silicon Dioxide SiO
2
, Aluminum Oxide Al203, Magnesium Oxide MgO, Calcium Oxide CaO yang cukup besar.
Senyawa-senyawa ini telah terbukti dapat melakukan reaksi pozzolanik pada beton yang pada intinya adalah melakukan reaksi hidrasi dan atau pembentukan kompleks
hidrat yang stabil C-S-H atau C-A-H. Pembentukan kompleks hidrat ini sangat berperan sekali dalam proses flame retardancy suatu komposit melalui mekanisme
penghalangan transfer panas dan pendinginan permukaan akibat pelepasan uap air di permukaan bahan yang dibakarterbakar. Disamping itu, oksida dari bahan-bahan
tersebut di atas berperan dalam pembentukan arangchar di permukaan, sebagai penghalang atau pelambat api flame retardant [3].
Berdasarkan hasil penelitian Huang, dkk di atas bahwa pada proses hidrasi yang dilakukan terhadap POFA selain terjadinya reaksi pozzolanik maka
kemungkinan pembentukan kompleks seperti sepiolite dapat terjadi dan atau pembentukan Mg-Al-Layer Double Hydroxide Mg-Al-LDH, yang potensial
sebagai pengisi dan flame retardant [7] juga telah terjadi. Dengan asumsi tersebut dapat dijelaskan kemampuan flame retardancy dari POFA yang terhidrasi lebih kuat
dari MgOH
2
. Reaksi pozzolanik yang terjadi diperkirakan:
3 [CaOH
2
] + 2 [SiO
2
] → [3CaO
2
SiO
2
.3H
2
O ..................................... 1 3[CaOH
2
] + Al
2
O
3
+3H
2
O → 3CaO
2
Al
2
O
3
. 6H
2
O .............................. 2 Gambar 4.4 Reaksi pozzolanik pada POFA [7]
Mekanisme flame retardancy yang terjadi pada pengaplikasian MgOH
2
sebagai flame retardant adalah adanya temperatur yang cukup tinggi untuk mendekomposisi kemudian mengeluarkan uap air. Temperatur dekomposisi
MgOH
2
yang cukup tinggi ini akan menghambat transfer panas serta pengeluaran uap air yang akan melakukan pendinginan dipermukaan komposit yang terbakar.
Universitas Sumatera Utara
39 MgOH
2
→ MgO + H
2
O .............. 3 Gambar 4.5 Mekanisme flame retardancy pada pengaplikasian MgOH
2
[7] Penambahan magnesium stearat sebagai bahan pendispersi juga diharapkan
akan meningkatkan sifat flammabilitas dari komposit melalui pendonor magnesium yang diharapkan dapat menghambat transfer panas melalui mekanisme-mekanisme
seperti di atas.
4.5 PENGARUH KANDUNGAN BAHAN PENGISI TERHADAP KEKUATAN TARIK TENSILE STRENGTH KOMPOSIT POLIPROPILENA
Gambar 4.6 menunjukkan pengaruh penambahan bahan pengisi abu pembakaran biomassa kelapa sawit pada matriks polipropilena terhadap kekuatan
tarik komposit.
Gambar 4.6 Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Kekuatan Tarik Komposit
Gambar di atas menunjukkan pengaruh penambahan bahan pengisi abu pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel ash POFA pada matriks
polipropilena terhadap kekuatan tarik komposit. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa nilai kekuatan tarik komposit bahan berpengisi POFA tersebut berada di
bawah nilai kekuatan tarik polipropilena murni. Dari hasil uji tarik diperoleh bahwa
Universitas Sumatera Utara
40 kekuatan tarik maksimum untuk komposit diperoleh pada rasio 9010, yaitu sebesar
17,945 MPa. Penurunan nilai kekuatan tarik ini disebabkan masih rendahnya sifat adhesi
antara bahan matriks dan bahan pengisi. POFA yang terhidrasi bersifat hidrofilik sementara permukaan dari polipropilena bersifat hidrofobik, begitu juga dengan
kepolaran yang berbeda dari bahan matriks dan pengisi. Ketidaksesuaian ini akan memberikan kontribusi terhadap perubahan sifat mekanis kekuatan tarik dari matriks
murni dibandingkan komposit [2]. Penyebab lain juga diperkirakan akibat butiran partikel dari POFA yang cukup besar dan cenderung berikatan atau berkumpul
membentuk algomerasi dalam kondisi lembab yang kemudian berinteraksi di daerah antar fasa sebagai pengisi dengan matriks polipropilena akan mempengaruhi
kekuatan tarik komposit. Aglomerasi mengurangi kecocokan dari pengisi dan matriks [5]. Hal ini juga yang menunjukkan kemampuan pengisi dalam menurunkan
tegangan stress yang diberikan sehingga nilai kekuatan tarik komposit berada dibawah matriks murninya.
4.6 PENGARUH KANDUNGAN BAHAN PENGISI TERHADAP SIFAT PEMANJANGAN ELONGATION BREAK PADA SAAT PUTUS
KOMPOSIT POLIPROPILENA Gambar 4.7 menunjukkan pengaruh penambahan bahan pengisi abu
pembakaran biomassa kelapa sawit pada matriks polipropilena terhadap sifat pemanjangan elongation break pada saat putus.
Universitas Sumatera Utara
41 Gambar 4.7 Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Sifat Pemanjangan
Elongation Break Pada Saat Putus Komposit Pada gambar di atas nilai pemanjangan pada saat putus komposit untuk semua
rasio berada di bawah nilai kekuatan tarik polipropilena murni. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan pengisi telah mengakibatkan penurunan nilai pemanjangan pada
saat putus komposit berpengisi abu pembakaran biomassa kelapa sawit. Dari hasil uji sifat pemanjangan pada saat putus komposit diperoleh bahwa nilai pemanjangan
pada saat putus maksimum untuk komposit diperoleh pada rasio 9010, yaitu sebesar 24,044 .
Hasil pengujian komposit menunjukkan bahwa pemanjangan pada saat putus menurun dengan meningkatnya kandungan bahan pengisi abu pembakaran biomassa
kelapa sawit. Hal ini menunjukkan bahwa semakin bertambahnya bahan pengisi akan mengakibatkan bahan komposit kehilangan keelastisannya [2]. Semakin elastis suatu
bahan mengindikasikan tingginya nilai pemanjangan pada saat putus. Penurunan nilai pemanjangan pada saat putus menunjukkan penurunan kemampuan matriks
untuk menyokong perpindahan tegangan stress dari bahan polimer ke pengisi. Hal ini disebabkan karena penambahan dari POFA pada matriks dan tidak berikatan
sesuai yang diharapkan, sehingga mengurangi keelastisan dari matriks, yang mana menyebabkan kekakuan pada komposit [4].
Universitas Sumatera Utara
42
4.7 PENGARUH KANDUNGAN BAHAN PENGISI TERHADAP KEKUATAN BENTUR IMPACT STRENGTH KOMPOSIT POLIPROPILENA
Gambar 4.8 menunjukkan pengaruh penambahan bahan pengisi abu pembakaran biomassa kelapa sawit pada matriks polipropilena terhadap kekuatan
bentur impact strength komposit.
Gambar 4.8 Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Kekuatan Bentur Impact Strength Komposit
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa nilai kekuatan bentur komposit polipropilena berpengisi abu pembakaran biomassa kelapa sawit berada di bawah
nilai kekuatan bentur untuk polipropilena murni. Dari hasil uji bentur diperoleh bahwa nilai kekuatan bentur maksimum untuk komposit diperoleh pada rasio 9010,
yaitu sebesar 60,9 Jm
2
. Penurunan kekuatan bentur komposit disebabkan massa matriks mengalami
penurunan sedangkan massa bahan pengisi bertambah, sehingga permukaan matriks tidak dapat menutupi permukaan pengisi dengan baik, artinya interaksi antara
matriks dan bahan pengisi tidak maksimal [2]. Sifat kepolaran bahan matriks dan bahan pengisi yang masih berbeda juga menyebabkan interaksi yang terjadi tidak
maksimal. Hal ini yang dibutuhkan pada bahan untuk memperkuat komposit agar membentuk produk yang efektif, yaitu harus ada ikatan permukaan yang kuat antara
Universitas Sumatera Utara
43 pengisi dan matriks, tanpa adanya faktor tersebut penambahan pengisi dapat
menurunkan kekuatan bentur bahan komposit yang dihasilkan [2].
Universitas Sumatera Utara
44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
