Pemanfaatan Limbah LDPE dan serat pendek sabut kelapa dengan campuran aspal dan pasir dalam pembuatan genteng komposit polimer

PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK

SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL

DAN PASIR DALAM PEMBUATAN

GENTENG KOMPOSIT POLIMER

TESIS

Oleh

ERNA YUSNIYANTI

117026001/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK

SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL

DAN PASIR DALAM PEMBUATAN

GENTENG KOMPOSIT POLIMER

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Magister sains dalam Program studi Magister Ilmu Fisika Pada

Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera

Utara

Oleh

ERNA YUSNIYANTI

117026001/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis : PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN

SERAT PENDEK SABUT KELAPA

DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR

DALAM PEMBUATAN GENTENG

KOMPOSIT POLIMER

Nama Mahasiswa : Erna Yusniyanti Nomor Induk Mahasiswa : 117026001

Program studi : Magister Ilmu Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing

Ketua Program Studi, Dekan,

Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc

NIP. 195507061981021002 NIP. 196310261991031001 Dr. Sutarman, M.Sc

Prof. Drs. Mohammad Syukur, MS Anggota

Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc Ketua

PERNYATAAN ORISINALITAS

PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM

PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER

TESIS

Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumber dengan benar

Medan, 06 Juli 2013

(ERNA YUSNIYANTI) NIM. 117026001

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai civitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Erna Yusniyanti NIM : 117026001

Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non exlusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul:

PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas royalti Non-eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara Berhak Menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasi tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, 06 Juli 2013

(ERNA YUSNIYANTI) NIM. 117026001

Telah diuji pada Tanggal : 06 Juli 2013

PANITIA PENGUJIAN TESIS

Ketua : Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc

2.

Anggota : 1. Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S

3.

Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S

4.

Prof. Dr. Eddy Marlianto, M. Sc Dr. Kerista Sebayang, M.S

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama Lengkap Berikut Gelar : Erna Yusniyanti, S.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Punteuet, 13 Oktober 1984

Alamat Rumah : Dusun Chik Mahmud Desa Alue Awe Kota Lhokseumawe

Telepon/ Fax/ Hp : 085296966385

e-Mail

Instansi Tempat Bekerja : Politeknik Negeri Lhokseumawe

Alamat Kantor : Jl. Banda Aceh-Medan km 280,3 Buketrata Lhokseumawe

Telepon/ Fax/ Hp : 0645-42670, Fax 42785

DATA PENDIDIKAN

SD : SDN 1 Punteuet Lhokseumawe Tamat : 1996 SMP : SMPN 2 Lhokseumawe Tamat : 1999 SMA : SMAN 1 Lhokseumawe Tamat : 2002 Strata-1 : FMIPA Universitas Syiah Kuala Tamat : 2006

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirabbilalamin, banyak nikmat yang Allah berikan, tetapi sedikit sekali yang kita ingat. Segala puji hanya layak untuk Allah Tuhan seru sekalian alam atas segala berkat, rahmat, taufik, serta hidayah-Nya yang tiada terkira besarnya, sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan judul ”Pemanfaatan Limbah LDPE dan serat pendek sabut kelapa dengan campuran aspal dan pasir dalam pembuatan genteng komposit polimer”. Dalam penyusunannya, banyak bantuan yang diperoleh dari berbagai pihak, oleh karena itu izinkan ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

a.

b.

Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp A(K) atas kesempatan yang diberikan untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister.

c.

Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

d.

Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc. Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

e.

Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya diucapkan kepada Dr. Nasruddin MN, M. Eng. Sc selaku pembimbing utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan arahan, demikian juga kepada Prof. Drs. Mohammad Syukur, MS selaku Co Pembimbing yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing hingga selesainya penelitian ini.

Terimakasih pula kepada suami tercinta dr. Eka Zuwandy dan kedua ananda terkasih Muhammad Fauzan Azizi dan Muhammad Fathan Erandy. Atas segala pengorbanan yang diberikan baik berupa moril maupun materil, budi baik ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Allah SWT.

f. Serta terimakasih yang tak terhingga kepada kedua orang tua dan segenap keluarga besar Ayahanda Usman dan Ibunda Maufirah) yang telah memberikan dukungan, kasih, dan kepercayaan yang begitu besar.

g.

Dari sanalah semua kesuksesan ini berawal, semoga semua ini bisa memberikan sedikit kebahagiaan dan menuntun pada langkah yang lebih baik lagi. Meskipun berharap isi dari tesis ini bebas dari kekurangan dan kesalahan, namun selalu ada yang kurang. Oleh karena itu,diharapkan kritik dan saran yang membangun agar tesis ini dapat lebih baik lagi. Akhir kata agar tesis ini bermanfaat bagi semua pembaca.

Terima kasih kepada teman-teman satu tim, teman seangkatan 2011 dan semua pihak yang telah banyak membantu, memberikan doa, motivasi dan semangat hingga selesainya tesis ini

Medan, 06 Juli 2013

PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM

PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pemanfaatan limbah LDPE (Low Density Poly Ethilen) dan serat pendek sabut kelapa dengan campuran aspal dan pasir dalam pembuatan genteng komposit polimer. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi serat pendek sabut kelapa dan pengurangan pasir terhadap karakteristik genteng. Sampel dibuat dengan komposisi LDPE, aspal yang digunakan tetap, yaitu 30%, 5% dari massa total sampel, sedangkan persentase komposisi pasir dan serat pendek sabut kelapa divariasikan dengan perbandingan; (65:0), (64:1), (63: 2), (62:3), (61:4) dan (60:5). Karakterisasi yang dilakukan meliputi pengujian kerapatan, daya serap air, uji tarik, uji lentur, uji impak, uji waktu nyala dan jarak bakar dan uji DTA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik genteng sangat dipengaruhi oleh komposisi serat. Karakteristik maksimum diperoleh pada komposisi (30:5:60:5) dengan nilai kerapatan 1239 kg/m3 mendekati nilai genteng komersil yaitu 1500 kg/m3, daya serap air 0,1% lebih kecil dari daya serap air genteng komersil sebesar 0,6%, kekuatan tarik 1,99 MPa, kekuatan lentur 8,96 MPa mendekati nilai kuat lentur genteng komersil sebesar 10 MPa, kekuatan impak 24 kJ/m2, waktu penyalaan spesimen adalah 622,33 detik dan jarak bakar spesimen 0.09 m. Nilai puncak endoterm dan eksoterm masing-masing yaitu 120 0C dan 480 0C. Penambahan serat pendek sabut kelapa dapat menurunkan sifat fisisnya namun dapat meningkatkan sifat mekanik dan termalnya.

Kata kunci; genteng komposit polimer, serat pendek sabut kelapa, limbah LDPE sifat fisis, sifat mekanik, sifat termal.

THE UTILIZATION OF WASTE LDPE AND SHORT FIBERS WITH A MIXTURE OF COCONUT FIBER AND SAND BITUMEN IN THE

MANUFACTURE OF POLYMER COMPOSITE TILE

ABSTRACT

The research on the utilization of waste LDPE (Low Density Poly Ethilen) and short fibers with a mixture of coconut fiber and sand bitumen in the manufacture of polymer composite tile has been done. This study aimed to determine the effect of variations in the composition of short coir fiber and reduction of sand on the characteristics of tile. Samples made with the composition of LDPE, used asphalt remains, namely 30%, 5% of the total mass of the sample, while the percentage composition of sand and coconut coir fiber varied short by comparison; (65:0), (64:1), (63: 2), (62:3), (61:4) and (60:5). Characterization testing was conducted on the density, water absorption, tensile test, bending test, impact test, flame test of time and distance test fuel and DTA. The results showed that the characteristics of the tile is strongly influenced by the composition of the fibers. Maximum characteristics obtained on the composition (30:5:60:5) with density 1239 kg/m3 value approaching commercial tile value is 1500 kg/m3, water absorption is less than 0.1% water absorption of 0.6% commercial tile, 1.99 MPa tensile strength, flexural strength of 8.96 MPa flexural strength values approaching commercial tile at 10 MPa, impact strength 24 kJ/m2, time is 622,33 seconds specimen ignition and fuel specimen 0,09 m distance. Endothermic and exothermic peak values respectively of 120 0C and 480 0C. The addition of short coir fiber can lower his physical properties, but can improve the mechanical and thermal properties.

Keywords; tile polymer composites, short fiber coconut fiber, LDPE waste physical properties, mechanical properties, thermal properties.

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

ABSTRACT ... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR LAMPIRAN ... xi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 4

1.3 Batasan Masalah ... 5

1.4 Tujuan Penelitian ... 5

1.5 Manfaat Penelitian ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7

2.1 Material Komposit ... 7

2.2 Klasifikasi Material Komposit ... 8

2.2.1 Komposit Serat ... 8

2.2.2 Komposit Lapis ... 9

2.2.3 Komposit Serpihan ... 10

2.2.4 Komposit Partikel ... 10

2.3 Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Kekuatan Komposit ... 11

2.3.1 Orientasi Serat ... 11

2.3.2 Faktor Matrik ... 12

2.3.3 Faktor Ikatan Fiber-Matrik ... 12

2.4 Polimer ... 13

2.5 Aspal ... 15

2.5.1 Aspal Buton ... 15

2.5.3 Kandungan Aspal ... 17

2.6 Polietilena Densitas Rendah atau LDPE ... 17

2.7 Agregat Pasir ... 18

2.8 Serat Kelapa ... 18

2.9 Genteng ... 20

2.9.1 Genteng Polimer ... 21

2.9.2 Genteng Polimer Pasir Ukraina ... 22

2.9.3 Genteng Aspal ... 23

2.10 Sifat- Sifat Material Komposit Polimer ... 23

2.10.1 Sifat-sifat Fisis ... 23

2.10.2 Sifat Mekanik ... 25

2.10.3 Sifat Termal ... 29

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 32

3.1 Tempat Penelitian ... 32

3.2 Peralatan dan Bahan ... 32

3.2.1 Peralatan ... 32

3.2.2 Bahan ... 32

3.3 Prosedur Penelitian ... 33

3.3.1 Persiapan Bahan ... 33

3.3.2 Pembuatan Sampel ... 33

3.3.3 Pengujian Sampel ... 34

3.3.4 Diagram Alir Penelitian ... 37

3.4 Variabel Yang Diamati ... 38

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 40

4.1Sifat Fisis Genteng Komposit Polimer ... 40

4.1.1Kerapatan ... 40

4.1.2Daya Serap Air ... 42

4.2Sifat Mekanik Genteng Komposit Polimer ... 44

4.2.1 Kuat Tarik ... 44

4.2.2 Kuat Lentur ... 46

4.3 Sifat Termal Genteng Komposit Polimer... 50

4.3.1 Waktu Penyalaan Dan Jarak Bakar ... 50

4.3.2 DTA ... 51

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 55

5.1 Kesimpulan ... 55

5.2 Saran ... 56

DAFTAR PUSTAKA ... 57 LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel

Judul Halaman

2.1 2.2

Komposisi Kimia Serat Kelapa

Karakteristik Genteng Polimer Pasir Ukraina

19 22

3.1 Komposisi Bahan 32

4.1 Nilai rata-rata Kerapatan 38 4.2 Nilai rata-rata Daya Serap Air 40 4.3 Nilai rata-rata Kuat Tarik 42 4.4 Nilai rata-rata Kuat Lentur 44 4.5 Nilai rata-rata Kuat Impak 46 4.6 Nilai rata-rata Waktu Nyala Dan Jarak Bakar 48 4.7 Data DTA Genteng Komposit Polimer 50

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar Judul Halaman

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

Lokasi Deposit Aspal Buton Bagian-bagian Buah Kelapa Pohon Kelapa Dan Serat Kelapa Uji Tarik ASTM D 638M

Bentuk Dan Ukuran Sampel Pada Pengujian Kuat Lentur

(a) Alat Uji Impak

(b) Simulasi Alat Uji Impak Skema Kerja Alat Uji Nyala

Alat Elektronik System Universal Testing Machine Kurva DTA

Pencampuran antara LDPE, katalis Xylena dan aspal Alat Thermal Analisis

Pencampuran antara pasir dan serat Diagram Alir Penelitian

Grafik Hubungan Antara Kerapatan Dan Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa

Grafik Hubungan Antara Daya Serap Air Dan Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa

Grafik Hubungan Antara Kuat Tarik Dan Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa

Grafik Hubungan Antara Kuat Lentur Dan Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa

16

Grafik Hubungan Antara Kuat Impak Dan Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa

19 20 25 27 28 28 30 31 35 36 37 37 38 41 43 45 47 49

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Lampiran Judul Halaman

A Rekapitulasi Data Karakteristik Genteng Komposit Polimer

60 B Data Hasil Pengujian Dan Perhitungan 61 C Spesifikasi Genteng Polimer Komersil 73 D Dokumentasi Penelitian 74

PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM

PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pemanfaatan limbah LDPE (Low Density Poly Ethilen) dan serat pendek sabut kelapa dengan campuran aspal dan pasir dalam pembuatan genteng komposit polimer. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi serat pendek sabut kelapa dan pengurangan pasir terhadap karakteristik genteng. Sampel dibuat dengan komposisi LDPE, aspal yang digunakan tetap, yaitu 30%, 5% dari massa total sampel, sedangkan persentase komposisi pasir dan serat pendek sabut kelapa divariasikan dengan perbandingan; (65:0), (64:1), (63: 2), (62:3), (61:4) dan (60:5). Karakterisasi yang dilakukan meliputi pengujian kerapatan, daya serap air, uji tarik, uji lentur, uji impak, uji waktu nyala dan jarak bakar dan uji DTA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik genteng sangat dipengaruhi oleh komposisi serat. Karakteristik maksimum diperoleh pada komposisi (30:5:60:5) dengan nilai kerapatan 1239 kg/m3 mendekati nilai genteng komersil yaitu 1500 kg/m3, daya serap air 0,1% lebih kecil dari daya serap air genteng komersil sebesar 0,6%, kekuatan tarik 1,99 MPa, kekuatan lentur 8,96 MPa mendekati nilai kuat lentur genteng komersil sebesar 10 MPa, kekuatan impak 24 kJ/m2, waktu penyalaan spesimen adalah 622,33 detik dan jarak bakar spesimen 0.09 m. Nilai puncak endoterm dan eksoterm masing-masing yaitu 120 0C dan 480 0C. Penambahan serat pendek sabut kelapa dapat menurunkan sifat fisisnya namun dapat meningkatkan sifat mekanik dan termalnya.

Kata kunci; genteng komposit polimer, serat pendek sabut kelapa, limbah LDPE sifat fisis, sifat mekanik, sifat termal.

THE UTILIZATION OF WASTE LDPE AND SHORT FIBERS WITH A MIXTURE OF COCONUT FIBER AND SAND BITUMEN IN THE

MANUFACTURE OF POLYMER COMPOSITE TILE

ABSTRACT

The research on the utilization of waste LDPE (Low Density Poly Ethilen) and short fibers with a mixture of coconut fiber and sand bitumen in the manufacture of polymer composite tile has been done. This study aimed to determine the effect of variations in the composition of short coir fiber and reduction of sand on the characteristics of tile. Samples made with the composition of LDPE, used asphalt remains, namely 30%, 5% of the total mass of the sample, while the percentage composition of sand and coconut coir fiber varied short by comparison; (65:0), (64:1), (63: 2), (62:3), (61:4) and (60:5). Characterization testing was conducted on the density, water absorption, tensile test, bending test, impact test, flame test of time and distance test fuel and DTA. The results showed that the characteristics of the tile is strongly influenced by the composition of the fibers. Maximum characteristics obtained on the composition (30:5:60:5) with density 1239 kg/m3 value approaching commercial tile value is 1500 kg/m3, water absorption is less than 0.1% water absorption of 0.6% commercial tile, 1.99 MPa tensile strength, flexural strength of 8.96 MPa flexural strength values approaching commercial tile at 10 MPa, impact strength 24 kJ/m2, time is 622,33 seconds specimen ignition and fuel specimen 0,09 m distance. Endothermic and exothermic peak values respectively of 120 0C and 480 0C. The addition of short coir fiber can lower his physical properties, but can improve the mechanical and thermal properties.

Keywords; tile polymer composites, short fiber coconut fiber, LDPE waste physical properties, mechanical properties, thermal properties.

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Semakin meningkatnya kebutuhan perumahan saat ini menyebabkan kebutuhan akan bahan bangunan semakin meningkat pula. Perkembangan industri bahan bangunan membutuhkan penyediaan bahan bangunan alternatif yang unggul seperti bahan bangunan yang sudah ada, antara lain seperti genteng. Genteng sebagai atap berfungsi melindungi bangunan dari berbagai faktor luar seperti angin, cahaya matahari, hujan dan badai. Pada masa sekarang dibutuhkan genteng alternatif diperlukan untuk mengatasi pertambahan industri bahan bangunan yang pesat.

Salah satu bentuk genteng berbasis bahan komposit polimer adalah genteng aspal. Saat ini di Indonesia, pemakaian genteng jenis ini masih terbatas, hal ini disebabkan harga genteng yang masih tergolong mahal (Suryati, 2012A). Dan merupakan barang impor, keunggulan genteng jenis ini yaitu tahan lama, pemeliharaannya mudah, fleksibel dan mudah dipasang serta sangat ringan. Umumnya genteng polimer yang ada dipasaran terbuat dari aspal, serat kaca, granules dan material lainnya. Menurut Christiani (2008), penggunaan serat kaca sebagai bahan penyusun dinilai kurang ramah terhadap lingkungan karena sifatnya yang sukar terdegradasi secara alami.

Kelapa merupakan salah satu tanaman perkebunan yang sangat penting di Indonesia. Dari areal perkebunan seluas 14,05 juta hektar di Indonesia, luas perkebunan kelapa sendiri adalah 3,94 juta hektar atau 27 % dari total area. Menurut Biro Pusat Statistik (2008), total produksi kelapa Indonesia tahun 2008 mencapai 15 juta metrik ton, jika kandungan serabut kelapa adalah 35% dari berat kelapa dan dari serabut kelapa 30% adalah serat kelapa maka dapat diperkirakan sekitar 1,575 juta metrik ton serat kelapa dihasilkan per tahunnya.

Selama ini produk olahan kelapa yang dihasilkan masih terbatas jumlah maupun jenisnya. Produk akhir yang sudah berkembang saat ini adalah desicated coconut, coconut milk/cream, activated carbon, brown sugar dan nata de coco.

Coir atau serat kelapa sebagai salah satu produk akhir tanaman kelapa kurang berkembang. Serat kelapa hanya digunakan sebagai bahan bakar, pupuk atau dibuang percuma (Arbintarso, 2009)

Saat ini sedang berkembang penelitian tentang serat alami sebagai bahan pengisi matriks komposit seperti komposit polietilen (Brahmakumar et al., 2005), komposit epoksi (Sapuan, 2005) dan lain sebagainya. Serat kelapa sebagai salah satu serat alami mempunyai kelebihan seperti : kuat, elastisitas, tahan terhadap peruraian mikroba, tahan terhadap salinitas, biodegradable dan banyak tersedia di alam (Khan et al., 2003; Bismarck et al.,2001). Berdasarkan penelitian yang dilakukan Asasutrajit et al. (2005) serat kelapa memberikan peningkatan kekuatan dan elastisitas jika ditambahkan pada cement board. Menurut Wildan (2010), serat yang mempunyai kualitas baik adalah serat yang mempunyai kekuatan, elastisitas dan derajat kecerahan tinggi.

Disisi lain banyaknya limbah plastik sepertiLDPE yang merupakan bahan polimer sintetis yang banyak digunakan, diantaranya sebagai wadah makanan, dan kemasan plastik. Kelebihan dari LDPE ini adalah kuat, keras, tahan panas, dan tidak mudah patah. Limbah LDPE sangat susah untuk direcycle sehingga pengolahan limbah ini harus dilakukan secara benar. Pemanfaatan bahan-bahan limbah LDPE merupakan salah satu cara untuk meminimalisir limbah tersebut (Asnawi, 2011).

Sampah telah menjadi bagian dari keseharian manusia. Semakin tingginya produksi sampah plastik kota yang dihasilkan dan semakin terbatasnya lahan untuk pembuangan sampah menjadikan sampah kota sebagai permasalahan yang banyak dihadapi di berbagai kota besar. Tingginya kebutuhan plastik masyarakat Indonesia di tahun 2009 sekitar 3,3 juta ton kemudian meningkat menjadi 3,5 juta ton di tahun 2010, diperkirakan pada tahun 2013 kebutuhan plastik mencapai 4,1 juta ton sehingga tingginya limbah plastik pada tiap tahunnya terus meningkat dan akan menimbulkan masalah dalam penanganan lingkungan dan sulit terdegradasi (Alex, 2012).

Penelitian tentang genteng polimer yang menggunakan bahan baku dari alam dan pemanfaatan limbah sudah mulai banyak dikembangkan. Beberapa penelitian yang telah dilakukan menyangkut pembuatan genteng dan pemanfaatan limbah diantaranya: Kartini (2002) dalam penelitiannya yang berjudul pembuatan dan karakterisasi komposit polimer berpenguat serat alam. Hasil penelitian diperoleh bahwa dengan menggunakan matrik polyester nilai kekuatan tarik komposit berpenguat serat ijuk lebih tinggi bila dibandingkan dengan komposit berpenguat serat pisang.

Aisah et al. (2004) membuat komposit polimer berpenguat serat sintetik untuk bahan genteng, serat yang digunakan adalah serat gelas tipe woven roving dan choppend strand mat, matrik yang digunakan adalah polyester dan epoksi. Hasil penelitian menunjukkan penambahan kekuatan tarik setiap penambahan lapisan serat, kekuatan tarik tertinggi yang dicapai pada matrik polyester adalah 165, 62 MPa dan 70,68 MPa yang disusun dalam bentuk chopped strand serta nilai puncak tertinggi termogram DTA yang diperoleh pada matrik epoksi sebesar 469 0

Suryati (2012A) membuat dan mengkarakterisasi genteng komposit polimer dari campuran resin polyester, aspal, styrofoam bekas dan serat panjang ijuk karakteristik optimum yang diperoleh dari penelitian adalah pada fraksi berat dengan komposisi polyester : aspal : styrofoam bekas : pasir : serat ijuk dicapai nilai maksimumnya pada persentase (29:5:1:61:4) yaitu dengan nilai kerapatan 1760 kg/m

C.

3

, daya serap air 0,87%, kekuatan tarik sebesar 7,7 MPa, kekuatan lentur sebesar 22,60 MPa, kekuatan impak sebesar 18 kJ/m2

Milawarni (2012) membuat dan mengkarakterisasi genteng komposit polimer dari campuran resin polipropilen, aspal, pasir dan serat panjang sabut kelapa. Hasil maksimumnya diperoleh pada komposisi pasir : serat sabut kelapa 77:3 dengan nilai kekuatan tarik sebesar 5,2 MPa, kekuatan lentur sebesar 13,08 MPa, kekuatan impak sebesar 20 kJ/m

, waktu penyalaan sebesar 19,67 detik dan jarak bakar sebesar 0,012 m.

2

, kerapatan 1590 kg/m3, daya serap air 1,69 %, waktu penyalaan sebesar 17,51 detik dan jarak bakar sebesar 0,012 m.

Dari beberapa penelitian yang telah diuraikan di atas, belum terlihat ada penelitian yang menggunakan serat alam berupa serat pendek sabut kelapa sebagai penguat dan penggunaan limbah LDPE sebagai resin dalam pembuatan genteng polimer, pemilihan serat alam untuk menggantikan serat sintetis mempunyai beberapa keuntungan diantaranya dapat menghasilkan produk yang ramah lingkungan, mudah didapat dan lebih murah serta penggunaan limbah LDPE untuk mengurangi penumpukan sampah dan juga dapat mengurangi pencemaran lingkungan. Maka perlu dilakukan penelitian dengan menggabungkan serat pendek sabut kelapa dengan limbah LDPE. Pada penggabungan bahan tersebut digunakan aspal bahan pengisi dan pasir sebagai agregat. Penelitian ini mengevaluasi kualitas genteng komposit polimer dari serat pendek sabut kelapa dan limbah LDPE serta campuran aspal dan pasir. Penelitian ini juga mengkaji pengaruh fraksi berat serat pendek sabut kelapa dan pasir terhadap karakteristik genteng komposit polimer.

1.2 Perumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Apakah limbah LDPE dapat bercampur secara homogen dengan serat pendek sabut kelapa, aspal dan pasir?

2. Apakah penggunaan serat pendek sabut kelapa dapat menambah kekuatan genteng komposit polimer?

3. Bagaimana pengaruh perbandingan komposisi pasir dan serat pendek sabut kelapa terhadap kerapatan, daya serap air, sifat mekanik dan sifat termal genteng komposit polimer?

4. Dapatkah campuran limbah LDPE, serat pendek sabut kelapa, aspal dan pasir dijadikan sebagai bahan baku penyusun genteng komposit polimer ?

1.3Batasan Masalah Penelitian ini dibatasi pada:

1. Bahan aspal yang dipergunakan yaitu aspal buton.

2. Bahan polimer yang dipergunakan yaitu limbah LDPE yang diperoleh dari plastik bekas, salah satunya seperti plastik gula yang dikumpulkan.

3. Bahan agregat yang digunakan merupakan pasir halus dari saringan No.8 (2,36.10-3

4. Serat yang digunakan serat pendek sabut kelapa yang disusun secara acak m)

5. Komposisi limbah LDPE dan aspal adalah tetap masing-masing 30% dan 5% dari massa total sampel (0,11 Kg). Komposisi pasir dan serat pendek sabut kelapa bervariasi, dengan perbandingan (65% : 0%), (64% : 1%), (63% : 2%), (62% : 3%), (61% : 4%), (60% : 5%).

6. Pengujian sifat fisis, meliputi uji kerapatan dan uji daya serap air, sifat mekanik meliputi uji kekuatan lentur, kuat tarik dan uji impak sedangkan uji termal meliputi uji jarak bakar dan waktu nyala.

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh variasi komposisi bahan terhadap karakteristik genteng komposit polimer.

2. Mengetahui pengaruh penambahan serat pendek sabut kelapa terhadap sifat fisis, mekanik, dan termal yang optimal.

3. Mendapatkan genteng komposit polimer yang memiliki kualitas yang baik dan relatif terjangkau dari segi ekonomis.

1.5Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini yaitu

1. Memberikan informasi tentang pemanfaatan limbah serat pendek sabut kelapa dan sebagai informasi tambahan mengenai pemanfaatan limbah LDPE sebagai bahan aditif dalam pembuatan genteng komposit polimer serta dapat membantu mengatasi masalah pencemaran lingkungan.

2. Menghasilkan genteng komposit polimer yang mempunyai nilai ekonomis, bermutu dan ramah lingkungan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Material Komposit

Material komposit adalah penggabungan dari dua atau lebih material yang berbeda sebagai suatu kombinasi yang menyatu. Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai pengisi dan bahan pengikat serat tersebut yang disebut matrik. Di dalam komposit unsur utamanya adalah serat, sedangkan bahan pengikatnya menggunakan bahan polimer yang mudah dibentuk dan mempunyai daya pengikat yang tinggi.

Penggunaan serat bertujuan untuk menentukan karakteristik bahan komposit, seperti: kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik lainnya. Sebagai bahan pengisi serat digunakan untuk menahan sebagian besar gaya yang bekerja pada bahan komposit, matrik sendiri mempunyai fungsi melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik terhadap gaya-gaya yang terjadi. Oleh karena itu untuk bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik dipilih bahan-bahan yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia.

Salah satu keuntungan material komposit adalah kemampuan material tersebut untuk diarahkan sehingga kekuatannya dapat diatur hanya pada arah tertentu, hal ini dinamakan “ tailoring properties”. Ini adalah salah satu sifat istimewa komposit yaitu ringan, kuat, tidak terpengaruh korosi dan mampu bersaing dengan logam, tidak kehilangan karakteristik dan kekuatan mekanisnya (Nasution, 2011).

Ada tiga faktor yang menentukan sifat-sifat dari material komposit, yaitu: 1. Material pembentuk. Sifat-sifat intrinsik material pembentuk

memegang peranan yang sangat penting terhadap pengaruh sifat kompositnya

2. Susunan struktural komponen. Dimana bentuk serta orientasi dan ukuran tiap–tiap komponen penyusun struktur dan distribusinya

merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan komposit secara keseluruhan.

3. Interaksi antar komponen. Karena komposit merupakan campuran atau kombinasi komponen- komponen yang berbeda baik dalam hal bahannya maupun bentuknya, maka sifat kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda (Sirait, 2010).

Material komposit memiliki banyak klasifikasi, tergantung pada ide dan konsep identifikasi yang dibutuhkan. Dikarenakan karakteristik pembentuknya berbeda-beda, maka akan dihasilkan material baru yaitu komposit yang sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material-material pembentuknya. Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda yaitu: penguat (reinforcement) dan matriks sebagai pengikat (Asnawi, 2011).

2.2 Klasifikasi Material Komposit

Sesuai dengan defenisinya, maka bahan material komposit terdiri dari unsur- unsur penyusun. Komponen ini dapat berupa unsur organik, anorganik ataupun metalik dalam bentuk serat, serpikan, partikel dan lapisan. Jika ditinjau dari unsur pokok penyusun suatu bahan komposit, maka komposit dapat dibedakan atas beberapa bagian, antara lain :

2.2.1 Komposit Serat (fiber komposite)

Komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat sebagai penguat. Serat yang digunakan biasanya berupa serat gelas, serat karbon, serat aramid dan sebagainya. Serat ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman.

Bila peningkatan kekuatan menjadi tujuan utama, komponen penguat harus mempunyai rasio aspek yang besar, yaitu rasio panjang terhadap diameter harus tinggi, agar beban ditransfer melewati titik dimana mungkin terjadi perpatahan (Vlack, 2004).

Komposit yang diperkuat dengan serat dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu:

a. Komposit serat pendek (short fiber composite)

Berdasarkan arah orientasi material komposit yang diperkuat dengan serat pendek dapat dibagi lagi menjadi dua bagian yaitu serat acak (inplane random orientasi) dan serat satu arah. Tipe serat acak sering digunakan pada produksi dengan volume besar karena faktor biaya manufakturnya yang lebih murah. Kekurangan dari jenis serat acak adalah sifat mekanik yang masih dibawah dari penguatan dengan serat lurus pada jenis serat yang sama.

b. Komposit serat panjang(long fiber composite)

Keistimewaan komposit serat panjang adalah lebih mudah diorientasikan, jika dibandingkan dengan serat pendek. Walaupun demikian serat pendek memiliki rancangan lebih banyak. Secara teoritis serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau tegangan dari suatu titik pemakaiannya. Pada prakteknya, hal ini tidak mungkin karena variabel pembuatan komposit serat panjang tidak mungkin memperoleh kekuatan tarik melampaui panjangnya (Suryati, 2012A).

Fungsi penggunaan serat sebagai penguat secara umum adalah sebagai bahan yang dimaksudkan untuk memperkuat komposit, disamping itu penggunaan serat juga mengurangi pemakaian resin sehingga akan diperoleh suatu komposit yang lebih kuat, kokoh dan tangguh jika dibandingkan produk bahan komposit yang tidak menggunakan serat penguat.

2.2.2 Komposit Lapis (laminated composite)

Komposit laminat, merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karaktristik sifat sendiri. Komposit yang terdiri dari lapisan serat dan matriks, yaitu lapisan yang diperkuat oleh resin sebagai contoh plywood, laminated glass yang sering digunakan bahan bangunan dan kelengkapannya. Pada umumnya manipulasi makroskopis yang dilakukan yang tahan terhadap korosi, kuat dan tahan terhadap temperatur.

2.2.3 Komposit Serpihan

Pengertian dari serpihan adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar permukaannya. Suatu komposit serpihan terdiri atas serpih-serpih yang saling menahan dengan mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam matriks.

Sifat-sifat khusus yang dapat diperoleh dari serpihan adalah bentuknya besar dan datar sehingga dapat disusun dengan rapat untuk menghasilkan suatu bahan penguat yang tinggi untuk luas penampang lintang tertentu. Pada umumnya serpih-serpih saling tumpang tindih pada suatu komposit sehingga dapat membentuk lintasan fluida ataupun uap yang dapat mengurangi kerusakan mekanis karena penetrasi atau perembesan.

2.2.4 Komposit Partikel (particulated composite )

Komposit Partikel merupakan komposit yang menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriks. Komposit yang terdiri dari partikel dan matriks yaitu butiran (batu, pasir) yang diperkuat semen yang kita jumpai sebagai beton, senyawa komplek ke dalam senyawa komplek.

Komposit partikel merupakan produk yang dihasilkan dengan menempatkan partikel-partikel dan sekaligus mengikatnya dengan suatu matriks bersama-sama dengan satu atau lebih unsur-unsur perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lain-lain. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan koheren diantara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik (Ramatawa, 2008).

2.3 Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Kekuatan Komposit

Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan komposit antara lain orientasi serat, faktor matrik,ikatan fiber-matrik.

2.3.1 Orientasi Serat

Serat adalah bahan pengisi matrik yang digunakan untuk dapat memperbaiki sifat dan struktur matrik yang tidak dimilikinya, juga diharapkan mampu menjadi bahan penguat matrik pada komposit untuk menahan gaya yang terjadi.

a. Letak Serat

Dalam pembuatan komposit tata letak dan arah serat dalam matrik yang akan menentukan kekuatan mekanik komposit, dimana letak dan arah dapat mempengaruhi kinerja komposit tersebut. Menurut tata letak dan arah serat diklasifikasikan menjadi tiga bagian yaitu:

1). Penguatan satu dimensi, mempunyai kekuatan dan modulus maksimum pada arah axis serat.

2). Penguatan dua dimensi, mempunyai kekuatan pada dua arah atau masing-masing orientasi serat.

3). Penguatan tiga dimensi, mempunyai sifat isotropik .

b. Panjang Serat

Panjang serat dalam pembuatan komposit serat pada matrik sangat berpengaruh terhadap kekuatan. Ada dua penggunaan serat dalam campuran komposit yaitu serat pendek dan serat panjang. Ada serat alami dan ada juga serat sintetis. Serat alami jika dibandingkan dengan serat sintetis mempunyai panjang dan diameter yang tidak seragam pada setiap jenisnya. Oleh karena itu panjang dan diameter sangat berpengaruh pada kekuatan maupun modulus komposit. Panjang serat berbanding diameter serat sering disebut dengan istilah aspect ratio. Serat pendek lebih mudah peletakannya dibanding serat panjang. Panjang serat mempengaruhi kemampuan proses dari komposit serat. Pada umumnya, serat panjang lebih

mudah penanganannya jika dibandingkan dengan serat pendek. Sedangkan komposit serat pendek, dengan orientasi yang benar, akan menghasilkan kekuatan yang lebih besar jika dibandingkan continous fiber.

c. Bentuk Serat

Bentuk Serat yang digunakan untuk pembuatan komposit tidak begitu mempengaruhi, yang mempengaruhi adalah diameter seratnya. Pada umumnya, semakin kecil diameter serat akan menghasilkan kekuatan komposit yang lebih tinggi. Selain bentuknya kandungan seratnya juga mempengaruhi (Nasution, 2011).

2.3.2 Faktor Matrik

Matrik dalam komposit berfungsi sebagai bahan pengikat serat menjadi sebuah unit struktur, yang melindungi dari perusakan eksternal, meneruskan atau memindahkan beban eksternal pada bidang geser antara serat dan matrik, sehingga matrik dan serat saling berhubungan. Bahan Polimer yang sering digunakan sebagai material matrik dalam komposit ada dua macam adalah thermoplastik dan termoset. Thermoplastik dan termoset ada banyak jenisnya yaitu:

a. Thermoplastik, bahan-bahan yang tergolong diantaranya Polyamide (PI), Poluetheretherketone (PEEK), Polyhenylene Sulfide (PPS), Polypropylene (PP), Polyethylene (PE) dan lain-lain.

b. Thermoset, bahan-bahan yang tergolong diantaranya Epoksi, Polyester. Phenolic, Plenol, Resin Amino, Resin Furan dan lain-lain.

2.3.3 Faktor Ikatan Fiber-Matrik

Komposit serat yang baik harus mampu menyerap matrik yang memudahkan terjadi antara dua fase. Selain itu komposit serat juga harus mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang tinggi, karena serat dan matrik berinteraksi dan pada akhirnya terjadi pendistribusian tegangan. Kemampuan ini harus dimiliki oleh matrik dan serat. Hal yang mempengaruhi

ikatan antara serat dan matrik adalah void, yaitu adanya celah pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat menyebabkan matrik tidak akan mampu mengisi ruang kosong pada cetakan. Bila komposit tersebut menerima beban, maka daerah tegangan akan berpindah ke daerah void sehingga akan mengurangi kekuatan komposit tersebut. Pada pengujian tarik komposit akan berakibat lolosnya serat dari matrik (Nasution, 2011).

2.4 Polimer

Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana. Polimer mempunyai berat molekul di atas 10.000. Bahan dengan berat molekul yang besar ini, mempunyai struktur dan sifat yang rumit disebabkan oleh jumlah atom pembentuk yang lebih besar dibandingkan senyawa yang berat atomnya rendah. Umumnya polimer dibangun oleh satuan struktur tersusun secara berulang diikat oleh gaya tarik-menarik yang disebut ikatan kovalen, dimana ikatan setiap atom dari pasangan menyumbangkan satu elektron untuk membentuk sepasang elektron (Suryati, 2012A).

Sifat-sifat khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut : a. Mampu cetak adalah baik.

Pada temperatur relatif rendah bahan dapat dicetak dengan penyuntikan, penekanan, ekstrusi dan seterusnya sehingga ongkos pembuatan relatif rendah dibandingkan dengan material logam dan keramik.

b. Produk ringan dan kuat.

Berat jenis polimer rendah dibandingkan dengan logam dan keramik, yaitu sekitar 1000–1700 Kg/m3

c. Sebagai isolator listrik yang baik.

yang memungkinkan membuat barang kuat dan ringan.

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

d. Tahan terhadap air dan zat kimia.

Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada cara pembuatannya.

f. Umumnya bahan polimer lebih murah harganya.

g. Kurang tahan terhadap panas sehingga perlu cukup diperhatikan pada penggunaannya.

h. Kekerasan permukaan yang sangat kurang kekerasan bahan polimer masih jauh di bawah bahan logam dan keramik

i. Kurang tahan terhadap pelarut. Bahan polimer mudah larut dalam zat pelarut tertentu

j. Mudah termuati listrik secara elektrostatis. Kecuali beberapa bahan yang khusus dibuat agar menjadi hantaran listrik, kurang higroskopik dan dapat dimuati listrik.

k. Beberapa bahan tahan abrasi atau mempunyai koefisien gesek yang kecil (Suryati, 2012A).

Polimer ialah rangkaian dihasilkan daripada sambungan beberapa Monomer-monomer ini mungkin serupa, atau mungkin juga mempunyai satu atau lebih kumpulan kimia yang diganti. Dalam membolehkan polimer menjadi suatu struktur tertentu, bukannya menjadi lingkaran rawak. Kebanyakan polimer iala polimer inorganik, yang juga dikenali sebagai

Istilah polimer merangkumi kumpulan molekul yang besar, termasuk protein dan gentia membedakan polimer daripada molekul besar lain adalah pengulangan unit-unit atom (monomer) dalam rangkaian. Hal ini berlaku ketika proses pengpolimeran, di mana banyak molekul monomer bersambung antara satu sama lain. Contohnya, dalam proses pembentuka menjadi lingkaran CH2 berulang. Istilah polimer berasal dari katapolus yang bermakna "banyak" dan meris yang bermakna "bahagian". Oleh sebab polimer-polimer dibedakan dengan monomer-monomer utamanya, rangkaian polimer dalam sesuatu bahan biasanya tidak sama panjang; tidak seperti

molekul-molekul lain di mana setiap atom mempunyai (Roiter dan Minko, 2005)

2.5 Aspal

Dalam kehidupan sehari-hari aspal memiliki banyak kegunaan diantaranya digunakan sebagai pelapis dalam pembuatan jalan, coating atap dan sebagai waterproofing pada peralatan industri. Jenis aspal yang telah umum dikenal antara lain:

1. Aspal cair yaitu aspal keras yang dicampur dengan pelarut

2. Aspal emulsi yaitu aspal yang terdiri dari butir-butir aspal halus dilarutkan dalam air lebih encer dari aspal cair

3. Aspal keras yaitu aspal yang didapat dari penyulingan minyak bumi dengan kadar peragian rendah (Napthan base crude oil) yaitu lebih dari 2% berat

4. Aspal granular yaitu aspal yang ada di alam dalam bentuk bahan tambang. Aspal adalah salah satu material yang digunakan untuk membuat jalan raya, Aspal tersebut merupakan bahan hidrokarbon yang bersifat melekat (adhesive), berwarna hitam kecoklatan, tahan terhadap air. Aspal sering juga disebut bitumen merupakan bahan pengikat pada campuran beraspal yang dimanfaatkan sebagai lapisan permukaan perkerasan lentur. Aspal berasal dari aspal alam (aspal buton) atau aspal minyak (aspal yang berasal dari minyak bumi). Aspal juga disebut cairan kental yang merupakan senyawa hidrokarbon dengan sedikit mengandung sulfur, oksigen, dan klor. Aspal akan bersifat padat pada suhu ruang dan bersifat cair bila dipanaskan (Asnawi, 2011).

2.5.1 Aspal Buton

Aspal Buton adalah aspal alam yang terkandung dalam deposit batuan yang terdapat di Pulau Buton. Jumlah deposit diperkirakan sebesar 350 juta ton, dengan kadar aspal bervariasi antara 10% sampai dengan 40 %. Aspal ini berada di dalam tanah dengan variasi kedalaman mulai 1,5 m di bawah permukaan tanah.

Lokasi aspal buton tersebar sekitar 70.000 ha dari Teluk Sampolawa disebelah Selatan sampai ke Teluk Lawele disebelah Utara dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Lokasi deposit aspal Buton (Tobing, 2003)

Terjadinya aspal Buton disebabkan oleh terdapatnya sumber minyak bumi di bawahnya ketika terjadi penggeseran atau patahan lempeng bumi. Patahan ini menyebabkan minyak bumi dengan tekanan yang kuat keluar melalui celah-celah patahan dan terjadilah “migrasi” atau perpindahan kelapisan yang lebih porous di atasnya. Minyak bumi kemudian terimpregnasi atau menyusup ke dalam rongga-rongga batuan atau bahan yang porous. Peristiwa geologis ini terjadi ribuan bahkan jutaan tahun yang lalu (Tobing, 2003).

Penetrasi bitumen aspal Buton Lawele adalah 32-200 (10-4 m). Aspal Buton Lawele berupa gumpalan-gumpalan yang lunak. Jenis aspal Buton ini bersifat higroskopis (mudah menyerap air). BGA (Buton Granular Asphalt) mempunyai ketahanan terhadap temperatur tinggi, titik lembek (dapat mencapai 50 – 60 0C ) bitumen sehingga campuran akan lebih tahan terhadap temperatur tropis yang tinggi.

2.5.2 Sumber Aspal

Aspal yang dihasilkan dari industri kilang minyak mentah (crude oil). Isitilah aspal kilang minyak atau refinery bitumen merupakan nama yang tepat dan paling umum digunakan. Aspal yang dihasilkan dari minyak mentah yang

diperoleh melalui proses destilasi minyak bumi. Proses penyulingan ini dilakukan dengan pemanasan hingga suhu 3500C di bawah tekanan atmosfir untuk memisahkan fraksi-fraksi minyak seperti gasoline (bensin), kerosene (minyak tanah) dan oil (Wignall, 2003).

2.5.3 Kandungan Aspal

Kandungan aspal terdiri dari senyawa asphaltenes dan maltene. Asphaltenes merupakan campuran kompleks dari hidrokarbon, yang terdiri dari cincin aromatik kental dan senyawa heteroaromatik yang mengandung belerang, serta amina, amida, senyawa oksigen (keton, fenol atau asam karboksilat), nikel dan vanadium. Aspal atau bitumen adalah suatu campuran cairan kental senyawa organik, berwarna hitam, lengket, larut dalam karbon disulfida, dan struktur utamanya oleh “polisiklik aromatis hidrokarbon” yang sangat kompak ( Nuryanto, 2008)

Aspal polimer adalah suatu material yang dihasilkan dari modifikasi antara polimer alam atau polimer sintetis dengan aspal. Modifikasi aspal polimer (atau biasa disingkat dengan PMA) telah dikembangkan selama beberapa dekade terakhir. Dengan sedikit penambahan bahan polimer (biasanya sekitar 2-6%) sudah dapat meningkatkan hasil ketahanan yang lebih baik terhadap deformasi, mengatasi keretakan-keretakan dan meningkatkan ketahanan usang dari kerusakan akibat umur sehingga dapat mengurangi biaya perawatan atau perbaikan (Hafizullah, 2011).

2.6 Polietilena Densitas Rendah atau LDPE

LDPE adalah termoplastik yang terbuat dari minyak bumi. 1 kali diproduksi oleh Imperial Chemical Industries (ICI) pada tahun 1933 menggunakan tekanan tinggi dan polimerisasi radikal bebas. LDPE dicirikan dengan densitas antara 910 - 940 kg/m3 dan tidak reaktif pada temperatur kamar, kecuali oleh oksidator kuat dan beberapa jenis pelarut dapat menyebabkan kerusakan. LDPE dapat bertahan pada temperatur 900 C dalam waktu yang tidak terlalu lama.

LDPE memiliki percabangan yang banyak, lebih banyak dari pada HDPE sehingga gaya antar molekulnya rendah. Ketahanan LDPE terhadap bahan kimia diantaranya :

1. Tak ada kerusakan dari asam, basa, alkohol, dan ester.

2. Kerusakan kecil dari keton, aldehida, dan minyak tumbuh-tumbuhan. 3. Kerusakan menengah dari hidrokarbon alifatik dan aromatik dan oksidator. 4. Kerusakan tinggi pada hidrokarbon terhalogenisasi

2.7 Agregat Pasir

Pasir adalah bahan batuan halus yang terdiri dari butiran sebesar 1,4.10-4 – 50.10-4

Pasir merupakan agregat halus yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran aspal beton. Agregat ini menempati kurang lebih 70% dari volume aspal, sehingga akan sangat berpengaruh terhadap kekuatannya (Setyawan, 2006).

m didapat dari hasil disintegrasi batu alam (natural sand) atau dapat juga pemecahanya (artifical sand), dari kondisi pembentukan tempat terjadinya pasir alam dapat dibedakan atas : pasir galian, pasir sungai, pasir laut yaitu bukit-bukit pasir yang dibawa ke pantai (Setyono, 2003).

Agregat, berdasarkan ukuran butirannya dapat dibagi atas 3 bagian menurut (Asnawi, 2011):

1. Agregat Kasar, adalah agregat dengan ukuran butiran lebih besar dari saringan No. 8 (2,36.10-3

2. Agregat Halus, adalah agregat dengan ukuran butiran lebih halus dari saringan No.8 (2,36.10

m)

-3

3. Bahan Pengisi (filler), adalah bagian dari agregat halus yang minimum 75% lolos saringan no. 30 (6.10

m).

-5 m).

2.8 Serat Kelapa (coir fiber)

Serat kelapa adalah material berserat penyusun bagian mesocarp yang tebal (lapisan tengah) pada buah kelapa (Cocos nucifera). Buah kelapa mengandung sekitar 65% berat kernel (bagian tempurung, daging buah dan air)

dan 35% berat serabut kelapa (husk). Serabut kelapa (husk) terdiri 70% pith (serbuk serabut kelapa) dan 30% serat kelapa (coir fiber) tiap basis berat keringnya.Wildan (2010) menyatakan bahwa di beberapa daerah di Indonesia serabut kelapa merupakan produk samping dari industri kopra. Dimana, serabut kelapa tersebut dibuang atau digunakan sebagai pupuk. Hal ini dikarenakan, serabut kelapa memiliki kandungan potassium yang tinggi (Amin, 2009). Berikut ini Gambar 2.2 memperlihatkan bagian- bagian dari buah kelapa.

Gambar 2.2. Bagian-bagian buah kelapa (Wildan, 2010)

Serat kelapa dapat dibagi menjadi 2 jenis, yaitu serat berwarna putih dan serat berwarna coklat. Serat kelapa yang berwarna putih diperoleh dari buah kelapa yang belum matang. Serat ini lebih halus dan memiliki warna yang lebih cerah. Sedangkan serat kelapa berwarna coklat diperoleh dari buah kelapa yang telah matang. Untuk dapat memperoleh serat ini, serabut kelapa perlu direndam dalam air. Berikut ini Tabel 2.1 komposisi kimia serat kelapa.

Tabel 2.1 Komposisi kimia serat kelapa (Wildan, 2010) Komposisi Jumlah (% berat kering) Sellulosa 35,6

Hemisellulosa 15,4

Pektin 5,1

Lignin 32,7 Zat ekstraktif 3,0

Selama ini, serat kelapa belum banyak digunakan. Setelah buah kelapa/kopra diperoleh umumnya serabut kelapa hanya difungsikan sebagai bahan bakar, pupuk atau langsung dibuang tanpa adanya pemanfaatan lebih lanjut. Hal ini tentu dapat menimbulkan keresahan. Sebab, nantinya akan semakin banyak limbah serabut kelapa. Selain lingkungan menjadi tidak higienis, nilai ekonominya menurun (Wildan, 2010).

Pada dasarnya, serat kelapa yang diperoleh dari serabut kelapa dapat diaplikasikan menjadi produk-produk yang lebih berkualitas. Serat kelapa yang telah dimodifikasi dapat dibuat bahan kerajinan, bahan pengisi karpet, tikar dan permadani serta bahan baku tali. Selain itu, struktur morfologi serat kelapa juga dapat digunakan untuk membuat reinforced fiber, sebuah komposit yang kuat.dan elastis. Berikut ini Gambar 2.3 pohon kelapa dan serat kelapa.

Gambar 2.3 Pohon kelapa dan serat kelapa (Wildan, 2010)

2.9 GENTENG

Genteng merupakan bagian utama dari suatu bangunan sebagai atap rumah. Fungsi utama genteng adalah menahan panas sinar matahari dan guyuran air hujan. Jenis genteng bermacam-macam, ada genteng beton, genteng tanah liat, genteng keramik, genteng metal, seng, genteng aspal, genteng polimer dan genteng kayu (sirap). Masing-masing genteng mempunyai keunggulan dan kelemahan seperti genteng tanah liat (lempung) selain murah, bahan ini tahan segala cuaca, dan lebih ringan dibanding genteng beton, namun kelemahan

genteng ini adalah mudah pecah. Kualitas genteng sangat ditentukan dari bahan dan proses pembuatan, karena hal tersebut akan menentukan daya serap air dan sifat mekanik genteng.

2.9.1 Genteng Polimer

Genteng berbasis polimer merupakan suatu alternatif pengganti genteng yang dikenal selama ini, dibuat dengan mencampur polimer sebagai matriks dan pengisi (filler) dari bahan alam. Genteng komposit polimer dibuat secara partikel komposit dengan terlebih dahulu mengubah bentuk bahan pengisi menjadi partikel, partikel ini kemudian dicampur dengan matrik polimer pada suhu titik leleh polimer tersebut.

Matrik yang digunakan adalah dapat berupa polietilen, polipropilen dan paduan polietilen-karet alam, sedangkan bahan pengisinya dapat berupa serat sintetis atau serat alam seperti serat jerami, pasir dan serbuk gergaji. Mutu genteng polimer yang dihasilkan bergantung pada bahan matriks, pengisi dan perbandingan komposisi antara matrik dan pengisi. Secara keseluruhan genteng komposit polimer mempunyai beberapa keunggulan seperti ringan, kuat, ekonomis dan estetis serta menggunakan bahan alam yang berlimpah sebagai bahan pengisi (Suryati, 2012A).

Mutu genteng komposit polimer yang dihasilkan bergantung pada bahan matriks, pengisi dan perbandingan antara matrik dan pengisi. Terhadap komposit yang diperoleh dilakukan uji fisik, mekanik, dan termal. Komposit polimer yang memberikan sifat yang diinginkan lalu dicetak dengan bentuk genteng sehingga diperoleh genteng komposit polimer. Secara keseluruhan genteng komposit polimer mempunyai beberapa keunggulan seperti ringan, kuat, ekonomis dan elastis serta menggunakan bahan alam yang berlimpah sebagai bahan pengisi. Keuntungan dari genteng polimer ini juga ramah lingkungan, tahan lama, pemeliharaannya mudah dan fleksibel.

Berdasarkan sistemnya genteng ini memiliki struktur polimer khusus yang meningkatkan fleksibilitas. Kekuatan tarik produk meningkat karena usia pembuatan lapisan lebih kuat dan lebih tahan lama untuk menyediakan produk

dengan kinerja yang sangat baik.(Latif, 20

Genteng polimer merupakan perpaduan antara serat organik dan aspal. Material ini diolah sehingga menghasilkan sebuah genteng yang ringan, lentur, dan tahan air. Aspal dalam hal ini berfungsi sebagai water proofing sehingga atap menjadi tahan terhadap kebocoran. Selain anti bocor, genteng aspal juga lebih ringan dibandingkan genteng tanah liat, beton, atau keramik. Dengan bobot yang ringan konstruksi atap pun bisa diminimalkan, sehingga biaya pun bisa dihemat.

2.9.2 Genteng Polimer Pasir Ukraina

Genteng polimer pasir Ukraina memenuhi persyaratan standar nasional Ukraina dan memiliki sertifikat complianca. Kelebihan genteng polimer jenis ini memiliki daya tahan air yang tinggi, tahan terhadap korosi, kuat impak yang tinggi, tahan terhadap sinar matahari dan genteng polimer jenis ini juga dapat melindungi dari semua jenis radiasi serta kedap suara dan tidak memerlukan instalasi tambahan di atas atap untuk menyerap suara.

Tabel 2.2 Karakteristik Genteng Polimer Pasir Ukraina (Milawarni, 2012) Semua produk melewati kontrol mutu, diantaranya ada beberapa tes sifat fisik dan mekaniknya. Untuk lebih jelasnya mengenai karakteristik genteng polimer pasir Ukraina dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut ini:

No Sifat Fisik dan Mekanik Nilai 1 Daya serap air 0,6 % 2 Kuat Lentur 10 Mpa

3 Ketahanan beku Tidak kurang dari 150 cycle,cm 4 Abradability 0,9 g/cm

5

3

Jangka waktu pelunturan Tidak kurang dari 50 tahun 6 Kedap air Kedap air

7 Kerapatan 1500 kg/m 8

3 Ketahanan pukul Tahan pukul 9 Sifat tahan bakar Susah terbakar 10 Massa dalam 1 m2 20 kg

11 Massa dalam 1 pc 2,1 kg 12 Jumlah dalam 1 m2 9 pc

2.9.3 Genteng Aspal

Genteng dari aspal ini tentu tak sepenuhnya dari material aspal. Genteng jenis ini merupakan perpaduan antara bubuk kertas, serat organik, resin, serta aspal. Material ini diolah sehingga menghasilkan sebuah genteng yang ringan, lentur, dan tahan air (Lane et al, 2011).

Aspal dalam hal ini berfungsi sebagai water proofing sehingga atap menjadi tahan terhadap kebocoran. Selain anti bocor, genteng aspal juga lebih ringan dibandingkan genteng tanah liat, beton atau keramik. Dengan bobot yang ringan konstruksi bisa diminimalkan, sehingga biaya pun bisa dihemat (Milawarni, 2012). Genteng berfungsi melindungi bangunan dari guyuran hujan. Genteng juga berfungsi melindungi dari panas cahaya matahari, dingin dan angin.

2.10 SIFAT- SIFAT MATERIAL KOMPOSIT POLIMER

Pengujian sampel bertujuan untuk mengetahui sifat-sifat genteng polimer yang dibuat, baik sifat fisis, sifat mekanik maupun sifat termal. sampel yang diuji akan diketahui kelebihan dan kekurangannya, dan untuk mengetahui kadar kelayakan pemakaian serta kualitasnya. Adapun pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :

2.10.1 Sifat-sifat Fisis a. Kerapatan

Kerapatan merupakan ukuran kepadatan dari suatu material. Ada dua macam densitas yaitu : Bulk Density dan true density. Bulk density adalah densitas dari suatu sampel yang berdasarkan volume bulk atau volume sampel yang termasuk dengan pori–pori atau rongga yang ada pada sampel tersebut.

Pengukuran bulk density untuk bentuk yang tidak beraturan dapat ditentukan dengan Metode Archimedes yaitu dengan menggunakan persamaan 2.1 sebagai berikut (JIS A 5908-2003)

�=�_� (2.1)

dengan:

� = Densitas (kg/m3 m= Massa sampel (kg)

)

v = Volume (m3)

b. Daya serap air

Pori-pori yang terjadi pada sampel dapat menjadi reservoir air bebas di dalam agregat. Presentase berat air yang mampu diserap agregat dan serat di dalam air disebut daya serapan air, sedangkan banyaknya air yang terkandung dalam agregat dan serat disebut kadar air. Pengujian daya serap air (Water absorbtion) pada masing–masing sampel dapat dilakukan dengan cara menimbang massa kering sampel dan massa basah. Massa kering adalah massa pada saat sampel dalam keadaan kering, dan massa basah diperoleh setelah sampel mengalami perendaman selama 24 jam pada suhu kamar.

Untuk mendapatkan nilai penyerapan air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Archimedes sebagai berikut :

������������= ��_�−��

� �100% (2.2)

dengan: Mb M

= Massa sampel dalam keadaan basah (kg) k

Prosedur pengujian daya serap air ini mengacu pada ASTM C-20-00-2005. Pengujian ini bertujuan untuk menentukan besarnya persentase air yang terserap oleh sampel yang direndam dengan perendaman selama 24 jam.

2.10.2 Sifat Mekanik a. Kekuatan tarik

Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan. Hubungan tegangan-regangan pada tarikan memberikan nilai yang cukup berubah tergantung pada laju tegangan, temperatur, lembaban, dan seterusnya. Kekuatan tarik diukur dengan menarik sekeping sampel dengan dimensi yang seragam. Bentuk sampel uji secara umum digambarkan seperti Gambar 2.4 berikut

Gambar.2.4 Uji Tarik ASTM D 638M (Suryati, 2012B)

Tegangan tarik σ, adalah gaya yang diaplikasikan, F, dibagi dengan luas

penampang A. Pengukuran uji tarik berdasarkan ASTM D 638M dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.3 sebagai berikut:

�=�_� (2.3) Dengan:

σ = Tegangan tarik (N/m2 F = Gaya (N)

)

A = Luas Penampang (m2) Lebar

sampel

Dalam satuan dyne per sentimeter kuadrat (CGS) atau Newton per meter

kuadrat (MKS). Perpanjangan tarik ε adalah perubahan panjang sampel dibagi

dengan panjang awal. Perpanjangan tarik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.4 berikut ini :

�= ∆�

� (2.4)

Dimana:

� = Perpanjangan tarik � = Panjang awal (m)

∆� = Pertambahan panjang (m)

Perbandingan tegangan terhadap perpanjangan disebut modulus tarik. Modulus tarik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.5.

� =�

� (2.5)

Modulus tarik E menggambarkan ukuran ketahanan terhadap tegangan tarik.

b. Kekuatan lentur

Sampel uji berbentuk persegi panjang disesuaikan dengan standar ASTM D–790. Pengujian kekuatan lentur (UFS) dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan polimer terhadap pembebanan. Dalam metode ini metode yang digunakan adalah metode tiga titik lentur. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisan suatu bahan.

Beban digantungkan pada beban dan span diletakkan di atas piringan besi. Jarak span diatur 0,08 m satu sama lain dan sampel diletakkan di tengah-tengah span. Skala pembebanan maksimum diberi sebesar 100 kgf dan kecepatan 50 mm/menit. Display beban dan regangan tepat pada skala nol. Kertas grafik diatur pada chart recorder sehingga tepat pada posisinya. Kemudian switch dihidupkan bersamaan dengan menekan tombol DOWN. Setelah sampel uji patah, tombol stop ditekan, kemudian tombol RECALL untuk memperoleh beban dan regangan maksimum. Dicatat beban atau Load dan stroke (defleksi) yang ditunjukkan oleh alat Electronic System Universal Testing Machine.

Sampel uji kuat lentur tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.5 berikut ini ;

Gambar 2.5 Bentuk dan ukuran sampel pada pengujian kuat lentur (Nurmaulita, 2010)

Pada permukaan bagian atas cupilkan yang dibebani akan terjadi kompresi, sedangkan pada permukaan bawah sampel akan terjadi tarikan. Pada pengujian ini terhadap sampel uji diberikan pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap sampel. Pengujian kekuatan lentur berdasarkan ASTM D–790 dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.6 berikut ini:

UFS (�) = 3��

2��2 (2.6) Dimana :

UFS (�) = Kuat lentur (Pa)

P = Load (beban), N L = Jarak span (m) b = Lebar sampel (m) d = Tebal sampel (m)

c. Kekuatan Impak

Kekuatan material terhadap beban kejut dapat diketahui dengan cara melakukan uji impak. Dari hasil pengujian akan dapat diperoleh tingkat kegetasan material tersebut. Kekuatan impak komposit rata-rata masih di bawah kekuatan impak logam. Kekuatan impak komposit sangat tergantung pada ikatan antar molekulnya semakin kuat ikatan antar molekulnya maka akan semakin tinggi pula kekuatan impaknya.

Untuk lebih jelasnya alat uji kuat impat serta simulasinya dapat dilihat Gambar 2.6 berikut ini :

Gambar 2.6. (a) Alat Uji Impak (b) Simulasi Alat Uji Impak (Husna, 2011)

Pengujian impak ini dilakukan untuk mengetahui ketangguhan sampel terhadap pembebanan dinamis. Sampel uji berbentuk persegi panjang dengan standar ASTM D–256. Kemudian sampel diletakkan pada alat penumpu dengan jarak span 0,04 m. Godam pada posisi awal dengan sudut 160o

Prinsip pengujian impak ini adalah menghitung energi yang diberikan beban dan menghitung energi yang diserap oleh spesimen. Saat beban dinaikkan pada ketinggian tertentu, beban memiliki energi potensial, kemudian saat menumbuk spesimen energi kinetik mencapai maksimum. Energi yang diserap spesimen akan menyebabkan spesimen mengalami kegagalan. Bentuk kegagalan itu tergantung pada jenis materialnya, apakah patah getas atau patah ulet kekuatan impak yang dihasilkan (Is) merupakan perbandingan antara energy serap (Es)

, kemudian godam dilepaskan secara tiba-tiba sehingga menumbuk sampel, sebelum dilakukan pengujian sampel terlebih dahulu dilakukan percobaan tanpa sampel penguji. Hal ini dilakukan untuk mengetahui besarnya energi yang hilang akibat gesekan pada porosnya dan gesekannya dengan udara. Setelah penumpukan sampel hingga sampel patah/retak maka pengukuran dilakukan dengan membaca skala yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk skala.

dengan luas penampang (A). Kekuatan impak dapat dihitung dengan persamaan 2.7 berikut ini :

��= ��

� (2.7 )

dengan:

Is = Kekuatan impak (kJ/m2 Es = Energi serap (J)

)

A = Luas permukaan (m2)

2.10.3 Sifat Termal

a. Waktu Penyalaan dan Jarak Bakar

Bahan polimer termasuk yang sangat mudah menyala seperti seluloid dan yang dapat habis terbakar sendiri secara spontan walau api dipadamkan setelah penyalaan, seperti pada polikarbonat. Sifat mampu nyala bahan polimer dapat ditentukan dengan membakar bahan yang diletakkan mendatar.

Cara ini ditetapkan dalam JIS-K6911-1970 dan ASTM-D635-1974. Seperti ditunjukkan Gambar 2.7, nyala api dari alat pembakar bunsen dipegang pada sudut 30o

1. Mampu nyala: terbakar lebih lama dari 180 detik dengan nyala.

, menyalakan spesimen yang diletakkan mendatar untuk waktu selama 30 detik, dan api dijauhkan. Waktu yang diperlukan agar specimen menyala disebut waktu penyalaan dan panjang specimen yang terbakar disebut jarak bakar. Harga-harga tersebut dipakai untuk menyatakan kemampuan nyala dari bahan yaitu:

2. Habis terbakar sendiri: jarak bakar lebih dari 0,025 m tetapi kurang dari 0,1 m

Dalam ASTM, laju bakar menyatakan jarak bakar persatuan waktu, yang dipakai sebagai kemampuan nyala. Berikut ini Gambar 2.7 merupakan skema alat uji nyala.

Gambar 2.7 Skema kerja alat uji nyala (Suryati, 2012A)

b. Differential Thermal Analysts (DTA)

Sifat khas bahan polimer sangat rentan oleh perubahan suhu. Hal ini disebabkan apabila suhu berubah, pergerakan molekul karena termal akan mengubah kumpulan molekul atau mengubah struktur (terutama struktur yang berdimensi besar). Keadaan tersebut akan mempengaruhi sifat-sifat mekanik. Untuk mengetahui sifat termal bahan, dapat digunakan analisis termal yang salah satu tekniknya adalah metode DTA. Pada DTA, perubahan panas dalam bahan dipantau dengan mengukur perbedaan suhu antara sampel dan bahan acuan sebagai fungsi suhu dari pemanasan terprogram. Perbedaan keduanya dicatat sebagai puncak kurva.

Reaksi endotermik terjadi jika suhu sampel lebih rendah daripada suhu bahan acuan dan pada keadaan sebaliknya terjadi reaksi eksotermik seperti pada Gambar 2.8

Gambar 2.8 Kurva DTA yang menunjukkan jenis-jenis perubahan yang terjadi pada bahan polimer selama proses pemanasan (Aisah et al, 2004)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium mikrostruktur PTKI (Perguruan Tinggi Kimia Industri) serta Laboratorium Polimer dan Laboratorium Penelitian Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.

3.2 Peralatan dan Bahan

3.2.1 Peralatan Yang Digunakan Adalah: 1. Beaker glass 0,5 L

2. Ayakan 3. Spatula

4. Neraca Analitik 5. Hot plate 6. Cetakan

7. Electronic system Universal Testing Machine Type SC-2DE 8. Aluminium Foil

9. Pelat tipis 10. Stop watch

11. Set alat uji kuat impak (Impactor Wolpert Type :CPSA Cap:4Joule) 12. Set alat uji DTA

3.2.2 Bahan-bahan Yang Digunakan Yaitu: 1. Aspal Buton

2. Agregat pasir halus 3. Serat sabut kelapa 4. Limbah LDPE 5. Xylena

3.3 PROSEDUR PENELITIAN 3.3.1 Persiapan Bahan

1. Penyediaan Serat sabut kelapa

Serat sabut kelapa yang diambil dari buah kelapa direndam dalam aquades untuk membersihkan serat dari serbuk selama 7 hari, kemudian dikeringkan serat secara alami dengan cara menjemur serat di panas matahari selama 2 hari. Selanjutnya dipilih dengan diameter 10-4-4.10-4 m dan dipotong dengan ukuran 10-2

2. Penyediaan Pasir

m. Serat sabut kelapa yang telah dipilih ditimbang sesuai dengan massa yang telah ditentukan.

Pasir yang digunakan adalah pasir sungai, pasir dicuci dan dikeringkan kemudian disaring menggunakan ayakan, lalu ditimbang sesuai dengan komposisi yang akan dibuat. Pasir yang digunakan adalah pasir halus dengan ukuran butiran lebih halus dari saringan No.8 (2,36.10-3

3. Penyediaan LDPE

m)

Limbah LDPE dicuci dan dikeringkan selanjutnya dipotong dengan ukuran 10-2 m x 10-2 m kemudian ditimbang sesuai dengan komposisi yang ditentukan.

3.3.2 Pembuatan Sampel

1. Limbah LDPE direflux dengan Xylena sebanyak 5% dari persentase LDPE supaya menjadi cair

2. Ditambahkan aspal dan direflux sampai homogen

3. Pasir dan serat ditimbang dan dimasukkan ke dalam beaker glass

4. Selanjutnya campuran aspal dan LDPE dituang ke dalam beaker glass yang berisi pasir dan serat diaduk sampai homogen

5. Campuran didinginkan sampai 24 jam

6. Campuran kemudian dimasukkan kedalam cetakan

7. Campuran selanjutnya dipres pada suhu 1400C lebih kurang selama 1200 detik

8. Hasil cetakan didinginkan pada suhu kamar selama satu hari, kemudian dikeluarkan dari cetakan

9. Perlakuan yang sama juga dilakukan dengan variasi komposisi yang lain (Tabel 3.1).

10. Sampel dipotong sesuai ukuran spesimen masing-masing pengujian dan siap diuji sifat fisis, sifat mekanik dan sifat termal

Tabel 3.1 Komposisi bahan

No Sampel Komposisi (% massa) dari massa total 0,11 kg

Limbah LDPE Aspal Pasir Serat pendek sabut kelapa Sampel 1 30 5 65 0

Sampel 2 30 5 64 1 Sampel 3 30 5 63 2 Sampel 4 30 5 62 3 Sampel 5 30 5 61 4 Sampel 6 30 5 60 5

3.3.3 Pengujian Sampel 1. Sifat Fisis a. Kerapatan

Masing-masing sampel uji diuji kerapatan berdasarkan metode Archimedes yaitu dengan menggunakan persamaan (JIS A 5908-2003)

b. Daya serap Air

Masing-masing sampel uji diuji daya serap air mengacu pada ASTM C 20-00-2005.

2. Sifat Mekanik a. Kekuatan tarik

Masing-masing sampel uji diuji kekuatan tarik dengan menggunakan alat uji tarik seperti pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Alat Electronic System Universal Testing Machine

b. Kekuatan lentur

Beban digantungkan pada beban dan span diletakkan di atas piringan besi. Jarak span diatur 0,08 m satu sama lain dan sampel diletakkan di tengah-tengah span. Skala pembebanan maksimum diberi sebesar 100 kgf dan kecepatan 50 mm/menit. Display beban dan regangan tepat pada skala nol. Kertas grafik diatur pada chart recorder sehingga tepat pada posisinya. Kemudian switch dihidupkan bersamaan dengan menekan tombol DOWN. Setelah sampel uji patah, tombol stop ditekan, kemudian tombol RECALL untuk memperoleh beban dan regangan maksimum. Dicatat beban atau Load dan stroke (defleksi) yang ditunjukkan oleh alat Electronic System Universal Testing Machine.

c. Kekuatan Impak

Masing-masing sampel uji diuji dengan standar ASTM D–256. Kemudian sampel diletakkan pada alat penumpu dengan jarak span 0,04 m. Godam pada posisi awal dengan sudut 160o, kemudian godam dilepaskan secara tiba-tiba sehingga menumbuk sampel, sebelum dilakukan pengujian

sampel terlebih dahulu dilakukan percobaan tanpa sampel penguji. Hal ini dilakukan untuk mengetahui besarnya energi yang hilang akibat gesekan pada porosnya dan gesekannya dengan udara. Setelah penumpukan sampel hingga sampel patah/retak maka pengukuran dilakukan dengan membaca skala yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk skala.

3. Sifat termal

a. Waktu Penyalaan dan jarak bakar

Sifat mampu nyala bahan polimer dapat ditentukan dengan membakar bahan yang diletakkan mendatar cara ini ditetapkan dalam JIS-K6911-1970 dan ASTM-D635-1974. Seperti ditunjukkan Gambar 2.7, nyala api dari alat pembakar bunsen dipegang pada sudut 30o, menyalakan spesimen yang diletakkan mendatar untuk waktu selama 30 detik dan api dijauhkan.

b. DTA

Masing-masing sampel uji diamati (Differential Thermal Analysts)

perubahan panas dalam bahan dipantau dengan mengukur perbedaan suhu antara sampel dan bahan acuan sebagai fungsi suhu dari pemanasan terprogram. Perbedaan keduanya dicatat sebagai puncak kurva endotermik dan eksotermik. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan alat seperti pada Gambar 3.2

3.3.4 Diagram Alir Penelitian

Penelitian dilakukan atas beberapa tahap, dimulai dari persiapan bahan, proses pencampuran dibagi atas dua tahap, pencetakan sampel dan pengujian. Setelah dilakukan pengujian dan didapatkan hasil dengan karakteristik maksimum maka penelitian dilanjutkan dengan menganalisa data yang diperoleh dari penelitian dan diambil beberapa kesimpulan. Proses pencampuran bahan genteng dibagi atas dua tahap yaitu :

Tahap 1 Untuk proses Pencampuran antara LDPE, Katalis Xylena serta Aspal dapat dilihat pada Gambar 3.3

Gambar 3.3 Pencampuran antara LDPE, Katalis Xylena serta Aspal Tahap 2 Untuk proses Pencampuran antara pasir dan serat pendek sabut kelapa

dapat dilihat pada Gambar 3.4

Gambar 3.4 Pencampuran antara Pasir dan serat

Direflux sampai Aspal larut ±15 menit LDPE Xylena

LDPE cair

Direflux ±1/2 jam pada suhu 1400C

Campuran Homogen Aspal dan LDPE Aspal

Serat pendek sabut kelapa

Ditempatkan dalam beaker glass Diaduk merata

Pasir dihaluskan dengan saringan No. 8 (2,36.10-3 m)

Masing-masing bahan ditimbang

Untuk lebih jelasnya proses pencetakan dan pengujian sampel dapat dilihat pada Gambar 3.5

3.4 VARIABEL YANG DIAMATI Variabel Bebas

a. Komposisi Pasir : (65%, 64%, 63%, 62%, 61%, 60%) b. Komposisi serat pendek sabut kelapa : (0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%)

c. Komposisi Aspal : 5% d. Komposisi Limbah LDPE : 30%

Diuji

Didinginkan pada suhu ruang selama 24 jam

Dilepaskan dari cetakan

Gambar 3.5 Diagram alir penelitian

Dipotong sesuai ukuran spesimen Diaduk sampai homogen ( manual) dengan spatula

Dipres menggunakan Hot pres pada suhu 1400 C selama lebih kurang 20 menit

Didinginkan pada suhu ruang selama 24 jam

Campuran LDPE dan aspal cair dituang ke dalam beaker glass

Genteng Polimer Campuran Pasir dan serat

Dimasukkan ke dalam cetakan

Sifat Mekanis Sifat Termal Sifat Fisis

Data hasil uji Selesai

Variabel Terikat a. Kerapatan b. Daya Serap Air c. Kekuatan Tarik d. Kekuatan Lentur e. Kekuatan Impak

f. Waktu nyala dan jarak bakar g. DTA

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4. 1 Sifat Fisis Genteng Komposit Polimer 4.1.1 Kerapatan

Kerapatan merupakan ukuran kepadatan dari suatu material. Pengujian kerapatan bertujuan untuk mengetahui besarnya rapat massa dari suatu sampel. Kerapatan ini juga merupakan salah satu sifat fisis yang sangat berpengaruh terhadap kualitas genteng.

Tabel 4.1 Nilai rata-rata Kerapatan

Data hasil pengujian kerapatan dihitung dengan menggunakan persamaan 2.1. Data hasil pengujian dan perhitungan selengkapnya dilampirkan pada Tabel L.2 di Lampiran B dan nilai kerapatan rata-rata ditampilkan pada Tabel 4.1 berikut ini:

No Sampel

Komposisi (%) Kerapatan rata-rata (Limbah LDPE : Aspal: Pasir:

Serat Pendek Sabut Kelapa

kg/m3

1 (30: 5: 65: 0) 1302

2 (30: 5: 64: 1) 1300

3 (30: 5: 63: 2) 1299

4 (30: 5: 62: 3) 1293

5 (30: 5: 61: 4) 1278

6 (30: 5: 60: 5) 1239

Berdasarkan Tabel 4.1 nilai kerapatan tertinggi diperoleh pada sampel 1 yaitu sampel tanpa penambahan serat memiliki nilai kerapatan sebesar 1302 kg/m3. Sedangkan nilai terendah diperoleh pada sampel 6 yaitu sebesar 1239 kg/m3.

Hubungan antara kerapatan dan variasi komposisi dapat dilihat pada Gambar 4.1 berikut:

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara kerapatan dan komposisi serat pendek sabut kelapa

Dari Gambar 4.1 menunjukkan bahwa keberadaan serat pendek sabut kelapa mempengaruhi nilai kerapatannya, kerapatan dari suatu sampel dapat terlihat bahwa penambahan serat sebagai pengisi cenderung mengalami penurunan kerapatan dengan kerapatan maksimum berada pada komposisi tanpa penambahan serat yaitu dengan komposisi (30: 5: 65: 0) kerapatan yang terendah terdapat pada sampel 6 dengan komposisi (30: 5: 60: 5). Hal ini menunjukkan bahwa serat sebagai pengisi sangat mempengaruhi pori-pori genteng komposit polimer yang makin membesar setelah disusupi serat sabut kelapa. Dengan demikian keadaan ini memperlihatkan bahwa sifat serat sabut kelapa sebagai penyusun spesimen dapat menambah atau memperbesar pori-pori spesimen.

Sampai dengan saat ini Badan Standarisasi Nasional Indonesia (SNI) belum mengeluarkan standar untuk genteng komposit polimer, sehingga peneliti menggunakan standar genteng komersil yang telah diproduksi dan membandingkan dengan hasil dari beberapa penelitian terdahulu, dimana nilai kerapatan genteng komersil itu sebesar 1500 kg/m3(dapat dilihat pada Lampiran C). Dan hasil dari beberapa penelitian terdahulu yaitu serat panjang ijuk memiliki kerapatan sebesar 1760 kg/m3 (Suryati, 2012A), serat panjang sabut kelapa memiliki kerapatan 1590 kg/m3 (Milawarni, 2012), Sedangkan hasil penelitian

1302 _{1300 1299}

1293 1278 1239 1200 1220 1240 1260 1280 1300 1320

0 1 2 3 4 5

Serat Pendek Sabut Kelapa (%)

K e r ap at an (k g/ m 3)

disini berkisar 1302 kg/m3, nilai kerapatan yang mendekati standar genteng komersil yang ada dan dari beberapa penelitian terdahulu. Hal ini disebabkan salah satu dari matriks yang digunakan memiliki nilai kerapatan yang rendah yaitu LDPE adalah termoplastik yang terbuat dari minyak bumi, dicirikan dengan kerapatan antara 910-940 kg/m3 dan persentase dari matriks tersebut lebih besar dari matriks yang lain.

4.1.2 Daya Serap Air

Pengujian daya serap air bertujuan untuk melihat ketahanan genteng komposit polimer terhadap pengaruh cuaca jika digunakan untuk penggunaan atap rumah. Genteng yang ideal adalah genteng yang memiliki daya serap air yang minimum sesuai dengan fungsi genteng untuk melindungi bangunan dari guyuran hujan.

Tabel 4.2 Nilai rata-rata daya serap air

Data hasil pengujian daya serap air dihitung dengan menggunakan persamaan 2.2. Data hasil pengujian dan perhitungan selengkapnya dilampirkan pada Tabel L.3 di Lampiran B dan nilai daya serap air rata-rata ditampilkan pada Tabel 4.2 berikut ini:

No Sampel

Komposisi (%) Daya

(Limbah LDPE : Aspal: Pasir: Serat Pendek Sabut Kelapa

Serap Air rata-rata

(%) 1 (30: 5: 65: 0) 0.03 2 (30: 5: 64: 1) 0.05 3 (30: 5: 63: 2) 0.08 4 (30: 5: 62: 3) 0.09 5 (30: 5: 61: 4) 0.09 6 (30: 5: 60: 5) 0.10

Berdasarkan Tabel 4.2 di atas diperoleh persentase daya serap air terendah terdapat pada sampel 1 yaitu sebesar 0,03%, merupakan sampel tanpa adanya penambahan serat pendek sabut kelapa sehingga ikatan antara matrik dan pasir menjadi homogen serta dapat mengurangi cacat berupa void yang terbentuk karena ketiadaan serat yang mengisi. Sedangkan daya serap air tertinggi terdapat pada sampel 6 sebesar 0.10%. Hal ini dikarenakan ikatan antara serat dan matrik

terbentuk void, yaitu adanya celah pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat menyebabkan matrik tidak akan mampu mengisi ruang kosong pada cetakan. Sehingga persen daya serap air lebih besar dari daya serap air tanpa serat. Namun nilai yang diperoleh masih dalam batas normal. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dari Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara daya serap air dan komposisi serat pendek sabut kelapa

Dari grafik pada Gambar 4.2 di atas terlihat bahwa nilai penyerapan air bertambah seiring dengan penambahan serat pendek sabut kelapa dan pengurangan pasir. Nilai penyerapan air terkecil berada pada komposisi (30: 5: 65: 0) yakni sebesar 0,03 % dan penyerapan air terbesar berada pada komposisi (30: 5: 60: 5) yakni sebesar 0,10 % sehingga bersifat hidrofilik (menyerap air) dikarenakan oleh kenaikan persentase serat pendek sabut kelapa yang mengakibatkan semakin banyaknya air yang terkandung di dalam sampel.

Namun genteng komposit polimer ini masih tergolong genteng komposit polimer yang tidak mudah menyerap air dari lingkungannya. Sesuai dengan matriks LDPE dan aspal yang bersifat kedap air. Dibuktikan dengan nilai daya serap air terbesar yang dihasilkan relatif lebih kecil dari daya serap air genteng komposit polimer komersil yaitu sebesar 0.6% dan juga lebih kecil dari daya serap air yang dihasilkan oleh beberapa penelitian terdahulu yaitu serat panjang ijuk yang memiliki daya serap air sebesar 0,87% (Suryati, 2012A) dan serat panjang sabut kelapa sebesar 1,69 % (Milawarni, 2012).

4.2Sifat Mekanik Genteng Komposit Polimer 4.2.1 Kekuatan Tarik

Kuat tarik merupakan kemampuan benda terhadap pembebanan maksimum persatuan luas. Pengujian kuat tarik bertujuan untuk mendapatkan besarnya kekuatan dari masing-masing sampel. Data hasil pengujian kuat tarik dihitung dengan menggunakan persamaan 2.3. Data hasil pengujian dan perhitungan selengkapnya dilampirkan pada Tabel L.4 di Lampiran B dan nilai kekuatan tarik rata-rata ditampilkan pada Tabel 4.3 berikut ini:

Tabel 4.3 Nilai rata-rata Kuat tarik No

Sampel

Komposisi (%) Kuat Tarik, σ

(Limbah LDPE : Aspal: Pasir:

Serat Pendek Sabut Kelapa

rata-rata (MPa) 1 (30: 5: 65: 0) 1.09

2 (30: 5: 64: 1) 1.30

3 (30: 5: 63: 2) 1.76

4 (30: 5: 62: 3) 1.81

5 (30: 5: 61: 4) 1.88

6 (30: 5: 60: 5) 1.99

Dari hasil penelitian diperoleh kuat tarik terendah pada sampel 1 yaitu sampel yang terdiri dari limbah LDPE, aspal dan pasir tanpa menggunakan serat pendek sabut kelapa, kuat tarik yang didapat sebesar 1.09 MPa dan nilai kuat tarik tertinggi diperoleh pada sampel 6 yaitu sebesar 1.99 MPa. Hasil pengujian kuat tarik genteng komposit polimer memperlihatkan bahwa semakin besar persentase penambahan serat pendek sabut kelapa dan pengurangan pasir yang diberikan, semakin besar pula nilai kuat tarik genteng komposit polimer yang dihasilkan.

Namun hasil yang diperoleh membuktikan bahwa bentuk serat woven roving (anyaman tegak lurus) dengan serat panjang lebih mudah diarahkan pada saat uji tarik dibanding bentuk chopped strand (potongan serat pendek yang susunannya acak). Bentuk chopped strand juga memiliki nilai kuat tarik yang lebih kecil, ditunjukkan dari beberapa penelitian genteng komposit polimer yang telah dilakukan yaitu 165,62 MPa serat sintetik yang disusun secara anyaman dan

70,68 MPa yang disusun dalam bentuk chopped strand (Aisah et al. 2004). Serat ijuk yang disusun panjang yaitu sebesar 7,7 MPa (Suryati, 2012B) dan serat panjang sabut kelapa memiliki nilai kuat tarik sebesar 5,2 MPa (Milawarni, 2012). Untuk lebih jelasnya mengenai hasil penelitian yang diperoleh dapat dilihat pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara kuat tarik dan komposisi serat pendek sabut kelapa

Berdasarkan Gambar 4.3 hasil penelitian juga menunjukkan semakin tinggi fraksi volume serat maka kekuatan tariknya semakin tinggi sebab semakin banyak komponen penguat yang memiliki kekuatan yang lebih besar dari matriksnya untuk menahan beban. Tetapi, peningkatan fraksi volume serat memiliki batas maksimum karena mempertimbangkan tingkat pembasahan matriks (kemampuan matriks

Dalam komposit, beban yang bekerja pada

mengikat serat), tatanan serat dan metode pembuatan komposit.

matriks dipindahkan dan didistribusikan ke penguat melalui bidang antarmuka (interface). Bidang antarmuka yang lemah menghasilkan komposit dengan kekakuan dan kekuatan rendah meskipun ketahanan terhadap patahan cukup baik. Sedangkan bidang antarmuka yang kuat menghasilkan kekuatan dan kekakuan yang tinggi dengan resiko ketahanan patahannya rendah, misalnya mudah rapuh atau getas. Kekuatan perekatan matriks untuk mengikat serat juga sangat mempengaruhi kekuatan komposit. Jika ikatan matriks dan serat sempurna, maka kekuatan komposit

1,09 1,30

1,76 1,81 1,88 1,99

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

0 1 2 3 4 5

Serat Pendek Sabut Kelapa (%)

Ku at T ar ik (M P a)

ditentukan oleh kekuatan seratnya. Adanya adhesi yang kuat antara matriks dan serat membuat bidang antarmuka menjadi kuat. Faktor penting yang mempengaruhi kekuatan komposit adalah orientasi serat dan keadaan bidang antarmuka. Orientasi serat berdampak langsung pada distribusi tegangan antara matriks dan serat. Kontribusi serat terhadap sifat-sifat komposit akan maksimum jika arah pembebanan searah dengan arah serat.

4.2.2 Kuat Lentur

Pengujian Kekuatan Lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan polimer terhadap pembebanan. Dalam metode yang digunakan adalah metode tiga titik lentur. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisan suatu bahan. Pada pengujian ini terhadap sampel uji diberikan pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap sampel.

Tabel 4.4 Nilai rata-rata Kuat Lentur

Data hasil pengujian kuat lentur dihitung dengan menggunakan persamaan 2.6. Data hasil pengujian dan perhitungan selengkapnya dilampirkan pada Tabel L.5 di Lampiran B dan nilai kuat lentur rata-rata ditampilkan pada Tabel 4.4 berikut ini:

No Sampel

Komposisi (%) Kuat Lentur (Limbah LDPE : Aspal: Pasir:

Serat Pendek Sabut Kelapa

rata-rata (MPa) 1 (30: 5: 65: 0) 3.67 2 (30: 5: 64: 1) 4.30 3 (30: 5: 63: 2) 5.73 4 (30: 5: 62: 3) 7.11 5 (30: 5: 61: 4) 8.54 6 (30: 5: 60: 5) 8.96

Dari hasil penelitian diperoleh kuat lentur yang paling tinggi terdapat pada sampel 6 dengan fraksi berat serat pendek sabut kelapa 5% yaitu sebesar 8.96 MPa dan nilai kuat lentur terendah diperoleh pada sampel 1 yaitu sebesar 3.67 MPa. Menunjukkan bahwa resin sebagai matriks mampu mengikat serat yang masuk dengan sempurna, sehingga serat dalam matriks akan memiliki ikatan yang kuat dengan matriksnya.

FOTO WADAH ISI SERAT SABUT KELAPA

FOTO LDPE

FOTO PROSES REFLUX

FOTO KATALIS XYLENA

FOTO SPESIMEN UJI IMPAK

FOTO SPESIMEN UJI LENTUR

LAMPIRAN E HASIL DTA Hasil DTA sampel 1

Hasil DTA sampel 3

Hasil DTA sampel 5