Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Polomer dari Polipropilena BerkasOLIPROPILENA BEKAS − SERBUK KULIT Tanduk Kopi

PERSETUJUAN

Judul : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI

KOMPOSIT POLIMER DARI

POLIPROPILENA BEKAS SERBUK KULIT TANDUK KOPI

Kategori : SKRIPSI

Nama : EMIDOLA ELISABET PINEM

Nomor Induk Mahasiswa : 100801035

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) USU

Dilaksanakan di : Medan, Agustus 2014

Diketahui/Disetujui:

Departemen Fisika FMIPA USU

Pembimbing I Pembimbing II

Dr.DianaAleminBarus,M.Sc Drs.SyahrulHumaidi,M.Sc

NIP.196607291992032002 NIP.196505171993031009

Ketua Program Studi Fisika

Dr. Marhaposan Situmorang NIP: 195510301980131003

PERNYATAAN

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT POLIMER DARI

POLIPROPILENA BEKAS

SERBUK KULIT TANDUK KOPI

SKRIPSI

Saya mengaku bahwa skripsi ini adaah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Agustus 2014

EMIDOLA ELISABET PINEM 100801035

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas segala anugrah dan

karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “PEMBUATAN DAN

KARAKTERISASI KOMPOSIT POLIMER DARI POLIPROPILENA BEKAS

SERBUK KULIT TANDUK KOPI ”. Skripsi ini disusun sebagai syarat akademis dalam

menyelesaikn studi program sarjana (S1) program studi fisika fakultas matematika dan ilmu pengetahuan alam Universitas Sumatera Medan.

Rasa hormat dan terima kasih, penulis berikan kepada ayah (T.Pinem) dan ibu (N. TARIGAN) saya atas kasih sayang, doa, serta dukungan moral dan materi yang berkesinambungan sehingga menghantarkan penulis ke jenjang sarjana. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada saudara (Eva Timuria pinem, Alberta herwina Pinem, Nomi nanda pinem, dan Mamosa lea marsiana Pinem) dan keluarga besar Pinem yang memberikan motivasi dan dukungan kepada penulis.

Dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan skripsi ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan, pengarahan, saran, dan bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

- Ibu Dr.Diana Alemin Barus,M.Sc dan bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc. selaku dosen pembimbing penulis, yang telah rela meluangkan banyak waktu untuk memberikan perhatian, pengarahan, dorongan, dukungan serta motivasi kepada penulis sampai pada penyelesaian skripsi ini.

- Tim penguji skripsi Bapak Dr. Anwar Darma, S.,MS, Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, Ibu Dr. Diana Alemin Barus,M.Sc dan bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc yang telah membantu penulis dalam menyempurnakan skripsi ini.

- Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika S1 Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

- Bapak Sutarman M.Sc. selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Universitas Sumatera Utara.

- Seluruh pegawai Departemen Fisika, Kak Tini, Kak Yusfa, dan Bang Jo atas bantuan kepada penulis dalam hal pengurusan administrasi.

- Stambuk Phisic inside tersayang: Ririn, Lya oktavia , Theresya simajuntak, Mentari, Rika, Itha Alemina, Ataran, Samuel, Desi, Marisa Marpaung, Nuraini, Edi saputra, Ikwan, Bibah, Amal, Roni, Sahat, Desmar, Jantiber, Ronal, Sarah, Juan, Eka, Riki efendi, Dahniar, Usi, Juli, Lasmini, Lamhot, Amin, Baik, Jekson, Fadli, Riki Darmawan, Faisal,

Esna, Rahel, Irman, Fransiskus, Nasrul dan Antony. Terkhusus untuk Rolina dan Melisa yang menjadi orang terdekat penulis selama menjalani perkuliahan di Fisika USU.

- Adik-adik angkatan 2011 (Togar, Rahel,Wahyu, Eman, Lilis, dkk), adik-adik angkatan 2012, dan 2013.

- Laboran laboratorium polimer FMIPA USU (Bang Edy).

Semoga segala kebaikan yang pernah mereka berikan kepada penulis mendapatkan imbalan yang setimpal dari Tuhan Yang Maha Esa.

Penulis juga menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan, oleh karena itu penulis memohon maaf apabila terdapat kesalahan selama penulis melalukan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Penulis berharap semoga skripsi ini memberikan sumbangan pikiran yang berguna bagi fakultas, universitas, dan masyarakat.

Akhir kata, penulis menerima masukan dan saran yang membangun dari pembaca agar tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Juli 2014 Penulis,

Emidola Elisabet Pinem NIM. 100801035

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT POLIMER DARI

POLIPROPILENA BEKAS

SERBUK KULIT TANDUK KOPI

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi komposit polimer dari polipropilena bekas - kulit tanduk kopi . Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi serbuk kulit kaca kopi dan polipropilena bekas terhadap karakteristik komposit plastik. Perbandingan komposisi polipropilena bekas, polipropilena termodifikasi asam akrilat, dan serbuk kulit kaca kopi, yang digunakan masing-masing (100 : 0 : 0) gr, (65 : 10 : 25) gr, (55 : 10 : 35) gr, (45 : 10 : 45) gr, (35 : 10 : 55) gr, dan (25 : 10 : 65) gr, dengan asam akrilat yang berfungsi sebagai kompatibilizer (penyesuai) dan benzoil peroksida sebagai inisiator pembentuk ikatan silang. Pembuatan komposit plastik ini menggunakan metode refluks dengan menambahkan 300 ml xylene sebagai pelarut. Karakterisasi yang dilakukan meliputi pengujian fisis (densitas dan daya serap air) serta pengujian mekanik (kuat impak dan kuat tarik). Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik komposit plastik dipengaruhi oleh komposisi serbuk kulit kaca kopi. Hasil penelitian yang diperoleh untuk uji densitas sebesar 0,6991 gr.ml-1 – 0,538 gr.ml-1 memenuhi standar SNI 03-2105-2006 (0,5 g.ml-1–0,9 gr.ml-1); uji daya serap air sebesar 0,304 % - 2.077 % memenuhi standar SNI 03-2105-2006 (<14%); uji tarik sebesar 2,290MPa –18,445MPa memenuhi standar ASTM D-638 ( 3,08 ) untuk sampel 1 – IV; uji impak sebesar 1532,5 J.m-2 – 4843,1 J.m-2 memenuhi standar ASTM D–256.

MANUFACTURE AND CHARACTERIZATION POLYMER

COMPOSITE UTILIZED A TRACE OF POLYPROPYLENE

PARCHMENT OF COFFEE BEAN

ABSTRACT

Research of the manufacture and characterization of the polymer composite utilized a trace of polypropylene and parchment of coffee bean had been done. The research aims to determine the effect of variations in the composition of the parchment of coffee bean and the trace polypropylene on the characteristics of composite plastic. Comparison of the composition of the trace polypropylene, acrylic acid modified polypropylene, and parchment of coffee bean, which are used, respectively (100: 0: 0) g, (65: 10: 25) g, (55: 10: 35) g, (45: 10: 45) g, (35: 10: 55) g, and (25: 10: 65) g, with acrylic acid as compatibilizer ( adjustment) and benzoyl peroxide as an initiator forming crosslinks. The plastic composite manufacturing method was refluxed by adding 300 ml of xylene as a solvent. Characterization testing was conducted on the physical properties (density and water absorption) as well as the testing of mechanical properties (impact strength and tensile strength). The results of the research showed that the characteristics of the plastic composite is affected by the composition of the parchment of coffee bean. The result that getting from the research for test of density viz 0,6991 gr.ml-1–0,538 gr.ml-1fulfill SNI 03–2105–2006 standard (0,5 g.ml-1–0,9 gr.ml-1); test of water absorption viz 0,304 % - 2.077 % fulfill SNI 03–2105–2006 standard (<14%); test of tensile strength viz 2,290MPa – 18,445MPa fulfill ASTM D – 638 standard ( 3,08 ) for sample I – IV; test of impact strength viz 1532,5 J.m-2 – 4843,1 J.m-2fulfill ASTM D–256 standard.

DAFTAR ISI

Persetujuan ...i Pernyataan ...ii Penghargaan ...iii Abstrak...v Abstract ...vi

Daftar Isi ...vii

Daftar Tabel ...ix

Daftar Gambar dan Grafik ...x

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ...1

1.2 Rumusan Masalah ...3

1.3 Batasan Masalah ...3

1.4 Tujuan Penelitian ...3

1.5 Manfaat Penelitian ...3

1.6 Sistematika Penulisan ...4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Biji kopi ...5

2.2 Polimer...6

2.2.1 Sifat–sifat Polimer...6

2.3 Hemiselulosa...7

2.4 Komposit Plastik...8

2.5 Polipropilena ...8

2.5.1 Sifat–sifat Polipropilena...9

2.6 Asam akrilat ...9

2.7 Benzoil peroksida...10

2.8 Modifikasi Polipropilena ...10

2.9 Sifat Mekanik Polimer ...12

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat Penelitian ...18

3.2 Peralatan dan Bahan...18

3.2.1 Peralatan ...18

3.2.2 Bahan...18

3.3 Prosedur ...19

3.3.1 Persiapan Bahan ...19

3.3.2 Pembentukan & pengujian Komposit...19

3.4 Pengujian Sifat Fisis ...21

3.5 Pengujian Sifat Mekanik...22

3.5.1 Kuat Tarik...22

3.5.2 Kuat Impak ...22

3.6 Diagram Alir Penelitian ...23

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian Mekanik ...24

4.1.1 Pengujian Kekuatan Impak ...24

4.1.2 Pengujian Kekuatan Tarik ...26

4.2 Pengujian Fisis ...27

4.2.1 Pengujian Densitas ...27

4.2.2 Pengujian Daya Serap Air ...28

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ...30

5.2 Saran ...30

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A LAMPIRAN B

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Persentase komponen–komponen Yang Terkandung Dalam Kulit

Kaca Kopi ...6

Tabel 2.2 Komposisi Kulit Tanduk Kopi...13

Tabel 3.1 Komposisi komposit Plastik ...18

Tabel 4.1Hasil Pengujian Impak...24

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kekuatan Tarik ...26

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Densitas ...27

DAFTAR GAMBAR DAN GRAFIK

Gambar 2.1 Bagian-bagian kulit kopi...5

Gambar 2.2 Skema Penempelan Gugus Akrilat Pada Polipropilena ...12

Gambar 2.3 Gaya Tarik terhadap Pertambahan Panjang. ...13

Gambar 2.4 Uji Tarik ASTM D 638M ...13

Gambar 2.5 Kurva Tegangan dan Regangan Hasil Uji Tarik ...15

Gambar 2.6 Ilustrasi skematik pembebanan impak pada benda uji Charpy dan Izod ...17

Grafik 4.1 Hubungan antara tipe sampel dengan Impak...25

Grafik 4.2 Hubungan antara tipe sampel dengan kuat Tarik ...26

Grafik 4.4 Hubungan antara tipe sampel dengan densitas ...28

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT POLIMER DARI

POLIPROPILENA BEKAS

SERBUK KULIT TANDUK KOPI

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi komposit polimer dari polipropilena bekas - kulit tanduk kopi . Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi serbuk kulit kaca kopi dan polipropilena bekas terhadap karakteristik komposit plastik. Perbandingan komposisi polipropilena bekas, polipropilena termodifikasi asam akrilat, dan serbuk kulit kaca kopi, yang digunakan masing-masing (100 : 0 : 0) gr, (65 : 10 : 25) gr, (55 : 10 : 35) gr, (45 : 10 : 45) gr, (35 : 10 : 55) gr, dan (25 : 10 : 65) gr, dengan asam akrilat yang berfungsi sebagai kompatibilizer (penyesuai) dan benzoil peroksida sebagai inisiator pembentuk ikatan silang. Pembuatan komposit plastik ini menggunakan metode refluks dengan menambahkan 300 ml xylene sebagai pelarut. Karakterisasi yang dilakukan meliputi pengujian fisis (densitas dan daya serap air) serta pengujian mekanik (kuat impak dan kuat tarik). Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik komposit plastik dipengaruhi oleh komposisi serbuk kulit kaca kopi. Hasil penelitian yang diperoleh untuk uji densitas sebesar 0,6991 gr.ml-1 – 0,538 gr.ml-1 memenuhi standar SNI 03-2105-2006 (0,5 g.ml-1–0,9 gr.ml-1); uji daya serap air sebesar 0,304 % - 2.077 % memenuhi standar SNI 03-2105-2006 (<14%); uji tarik sebesar 2,290MPa –18,445MPa memenuhi standar ASTM D-638 ( 3,08 ) untuk sampel 1 – IV; uji impak sebesar 1532,5 J.m-2 – 4843,1 J.m-2 memenuhi standar ASTM D–256.

MANUFACTURE AND CHARACTERIZATION POLYMER

COMPOSITE UTILIZED A TRACE OF POLYPROPYLENE

PARCHMENT OF COFFEE BEAN

ABSTRACT

Research of the manufacture and characterization of the polymer composite utilized a trace of polypropylene and parchment of coffee bean had been done. The research aims to determine the effect of variations in the composition of the parchment of coffee bean and the trace polypropylene on the characteristics of composite plastic. Comparison of the composition of the trace polypropylene, acrylic acid modified polypropylene, and parchment of coffee bean, which are used, respectively (100: 0: 0) g, (65: 10: 25) g, (55: 10: 35) g, (45: 10: 45) g, (35: 10: 55) g, and (25: 10: 65) g, with acrylic acid as compatibilizer ( adjustment) and benzoyl peroxide as an initiator forming crosslinks. The plastic composite manufacturing method was refluxed by adding 300 ml of xylene as a solvent. Characterization testing was conducted on the physical properties (density and water absorption) as well as the testing of mechanical properties (impact strength and tensile strength). The results of the research showed that the characteristics of the plastic composite is affected by the composition of the parchment of coffee bean. The result that getting from the research for test of density viz 0,6991 gr.ml-1–0,538 gr.ml-1fulfill SNI 03–2105–2006 standard (0,5 g.ml-1–0,9 gr.ml-1); test of water absorption viz 0,304 % - 2.077 % fulfill SNI 03–2105–2006 standard (<14%); test of tensile strength viz 2,290MPa – 18,445MPa fulfill ASTM D – 638 standard ( 3,08 ) for sample I – IV; test of impact strength viz 1532,5 J.m-2 – 4843,1 J.m-2fulfill ASTM D–256 standard.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kopi merupakan salah satu tanaman komoditas penting di dunia baik secara ekonomi maupun sosial. Tanaman ini merupakan komoditi ekspor utama negara – negara penghasil kopi. Indonesia sebagai negara tropis merupakan salah satu negara penghasil kopi terbanyak di dunia. Hingga akhir tahun 2013, Indonesia menempati urutan ketiga setelah negara Brazil dan Negara Vietnam sebagai negara penghasil kopi terbanyak di dunia (Sri Edi Purnomo,2013). Hasil penjualan biji kopi merupakan pendapatan utama para petani kopi, sedangkan hasil sampingan yaitu kulit tanduk biji kopi atau kulit kaca biji kopi yang belum dimanfaatkan secara optimal bahkan sebagai sampah yang tidak diolah dan mengurangi keindahan lingkungan.

Pada tahap – tahap pengolahan buah kopi, biji kopi yang telah kering digiling kasar menggunakan mesin. Pada tahap ini akan terkelupas dan terpisah antara kulit tanduk/kulit kaca dengan biji kopi. Proses ini biasanya terjadi di tempat penggilingan, sehingga kulit kaca biji kopi yang tidak dimanfaatkan tersebut menumpuk sebagai hasil sampingan penggiling kopi. Biasanya, kulit ini hanya ditebarkan kembali pada lahan perkebunan, hal ini dimaksudkan agar menjadi pupuk, tetapi sebagian besar hanya dibuang atau dibakar.

Seiring dengan perkembangan teknologi, kebutuhan akan plastic terus meningkat. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik (BPS), selama Januari hingga Juli 2013, nilai impor plastik dan barang dari plastik mencapai US$ 4,5 miliar, naik 9,7% ketimbang periode yang sama tahun 2012 lalu. Kenaikan impor plastik tertinggi sepanjang tahun ini terjadi pada Juli 2013. Saat itu, impor plastik mencapai US$ 774 juta. Angka ini naik 28,1% dari posisi Juni 2013. Jumlah tersebut diperkirakan akan terus meningkat pada tahun – tahun selanjutnya. Sebagai konsekuensinya, peningkatan sisa olahan plastikpun tidak terelakkan(BPS, 2013).

Dengan melihat hasil penelitian sebelumnya (Misri Yanty Lubis, 2009) yang membuat komposit kayu plastik dari serat kayu kelapa sawit dan polipropilena komersial

dengan menggunakan polipropilena yang dimodifikasi dengan asam akrilat sebagai bahan penghubung antara matriks dan pengisi. Berdasarkan penelitian tersebut dihasilkan bahwa asam akrilat dapat memodifikasi polipropilena. Dan polipropilena yang dimodifikasi dengan asam akrilat dapat digunakan sebagai bahan penghubung pada pembuatan komposit kayu plastik. Zulkarnaen Manalu pada tahun 2013 telah membuat papan komposit dari dari campuran polipropilena komersial, serat sabut kelapa, dan kulit kaca/tanduk kopi. Dari penelitian tersebut menghasilkan kuat tarik yang mengalami penurunan dan kuat impak mengalami kenaikkan seiring dengan penambahan serat sabut kelapa dan kulit kaca kopi sebagai variabel tetap.

Pemanfaatan limbah plastik merupakan upaya menekan pembuangan plastik seminimal mungkin dan dapat diolah menjadi bahan baru dengan sifat mekanis dan fisis yang lebih baik dan bernilai ekonomis . Hal ini dilakukan dengan pengolahan limbah plastik polipropilena bekas dengan kulit kaca biji kopi menjadi komposit plastik sehingga bahan yang dianggap limbah tersebut nilai ekonomisnya dapat ditingkatkan dengan memberikan masukan ilmu, teknologi permesinan, dan lainnya sehingga dapat lebih bermanfaat.

Pembuatan komposit dari limbah kulit kaca biji kopi dan limbah plastik polipropilena ini dapat menghasilkan produk yang inovatif sebagai bahan pembuatan komposit. Keunggulan produk ini antara lain: bahan bakunya melimpah, kerapatannya rendah, lebih bersifat biodegrable(dibanding plastik), menjadikan bahan lebih ringan, memiliki sifat –sifat yang lebih baik dibandingkan bahan baku asalnya, dapat diaplikasikan untuk berbagai keperluan, serta bersifat dapat didaur ulang (recycleable). Beberapa contoh penggunaan produk ini antara lain sebagai komponen interior kendaraan (mobil, kereta api, dan otomotif lainnya), perabot rumah tangga, maupun komponen bangunan (jendela atau pintu) (Febrianto,1999).

1.2. Perumusan Masalah

1. Bagaimana menghubungkan dan meningkatkan keserasian diantara pengisi SKK yang bersifat hidrofilik dan matriks polipropilena bekas yang bersifat hidrofobik yang melemahkan sifat komposit?

2. Bagaimanakah pengaruh serbuk kulit kaca kopi sebagai filler komposit terhadap uji tarik , uji impak, uji densitas dan uji daya serap air pada komposit?

3. Apakah kombinasi seruk kulit tanduk kopi dan polipropilena bekas dapat menghasilkan komposit yang memenuhi standar?

1.3. Pembatasan Masalah

1. Polipropilena yang digunakan adalah polipropilena bekas dari limbah aqua gelas.

2. Jenis kulit kaca kopi yang digunakan adalah kulit kaca kopi ateng dari daerah Sidikalang .

3. Karakterisasi komposit plastik meliputi : uji tarik, uji impak, uji densitas dan uji daya serap air.

1.4. Tujuan Penelitian

1. Untuk menghubungkan dan meningkatkan keserasian diantara pengisi SKT yang bersifat hidrofilik (polar) dan matriks polipropilena bekas yang bersifat hidrofobik (non polar).

2. Untuk mengetahui pengaruh komposisi serbuk kulit kaca kopi sebagai filler komposit terhadap uji tarik , uji impak, uji densitas dan uji daya serap air (porositas) komposit.

3. Untuk mengetahui kualitas komposit yang dihasilkan dari paduan serbuk kulit tanduk kopi dengan polipropilena bekas.

1.5. Manfaat Penelitian

1. Mengurangi limbah padat kulit kaca kopi.

2. Sebagai bahan informasi tambahan tentang pembuatan komposit plastik. 3. Sebagai pengembangan dari teori yang telah didapat peneliti selama

perkuliahan.

4. Meningkatkan nilai ekonomis limbah padat kulit kaca kopi dan aqua gelas.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada masing–masing bab adalah:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini mencakup latar belakang penelitian, rumusan masalah, batasan masalah yang akan diteliti, tujuan penelitian, tempat penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses pengambilan data, analisa data serta pembahasan.

BAB III METODE PENELITIAN

Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian, diagram alir penelitian, prosedur penelitian dan pengujian sampel.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas tentang tentang data hasil penelitian dan analisa data yang diperoleh dari penelitian.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan member saran untuk penelitian yang lebih lanjut.

dalam bentuk terikat, dan 15% bahan koloid yang tidak mengandung air. Bagian ini bersifat koloid hidrofilik yang terdiri dari ±80% pectin dan ±20% gula. Bagian buah yang terletak antara daging buah dengan biji (endosperm) disebut kulit tanduk. Densitas serbuk kulit kaca kopi ±0.65 g/m3(Baon, 2005). Berikut komposisi kimia kulit kaca pada biji kopi dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Persentase komponen–komponen Yang Terkandung Dalam Kulit Kaca Kopi

Komponen Kandungan (%)

Protein kasar 1,46

Serat kasar 50,20

Hemiselulosa 11,60

Gula 21,30

Pentosa 26,00

Abu 0,96

Light petroleum extract 0,35

(Sumber:www.academiaRedu/.../EKSTRAKSI_KAFEINA_DARI_SERBUK_KOPI)

Kulit tanduk berperan sebagai pelindung biji kopi dari kerusakan mekanis yang mungkin terjadi pada waktu pengolahan (Sifat – sifat Kopi .pdf. Universitas Negeri Sebelas Maret, 2011).

2.2. Polimer

2.2.1. Sifat–sifat Polimer

Polimer alam umumnya mudah menyerap air, tidak stabil karena pemanasan dan sukar dijadikan berbagai macam bentuk. Polimer sintetik mempunyai sifat yang berbeda dengan polimer alam. Polimer sintetik sukar diuraikan mikroorganisme, dan tahan terhadap air atau tidak menyerap air.

Sifat – sifat polimer ditentukan oleh empat hal, yaitu: panjangnya rantai, gaya antar molekul, percabangan, dan ikatan silang anatar rantai polimer. Kekuatan dan titik leleh polimer naik dengan bertambah panjangnya rantai polimer. Bila gaya antar molekul pada rantai polimer besar, makapolimer menjadi kuat dan sukar meleleh. Rantai polimer yang bercabang banyak daya regangnya rendah dan lebih mudah meleleh. Ikatan silang antar rantai menyebabkan terjadinya jaringan yang kaku dan membentuk bahan yang keras.

Makin banyak ikatan silang makin kaku polimer dan mudah patah. Polimer yang mempunyai ikatan silang bersifat termoset artinya hanya dapat dipanaskan satu kali yaitu pada saat pembuatannya, selanjutnya apabila pecah tak dapat disambung lagi dengan pemanasan, karena susunan molekul– molekulnya pada ikatan silang antar rantai akan rusak apabila dipanaskan lagi. Sebaliknya polimer yang tidak memiliki ikatan silang bersifat termoplastik artinya dapat dipanaskan berulang – ulang. Ketika dipanaskan, polimer yang bersifat termoplastik meleleh dan kembali mengeras ketika didinginkan. Jadi apabila pecah polimer termoplastik dapat disambung kembali dengan cara dipanaskan atau dapat dicetak ulang dengan cara dipanaskan. Contoh polimer termoset ialah bakelit, sedangkan polimer termoplastik ialah polietilena dan polipropilena (Hartomo, 1993).

2.3. Hemiselulosa

Hemiselulosa merupakan suatu polisakarida lain yang terdapat dalam tanaman dan tergolong senyawa organik. Kandungan hemiselulosa pada kulit tanduk kopi sebesar 11,60%. Hemiselulosa bersifat nonkristalin dan tidak bersifat serat, mudah mengembang karena itu hemiselulosa sangat berpengaruh terhadap terbentuknya jalinan antara serat pada saat pembentukan lembaran, lebih mudah larut dalam pelarut alkali dan lebih mudah dihidrolisis dengan asam menjadi komponen monomernya yang terdiri dari glukosa, Dmanosa, D-galaktosa, D-silosa dan L-arabinosa (Humala Simanjuntak, 2007).

Hemiselulosa berfungsi sebagai bahan pendukung dalam dinding sel dan berlaku sebagai perekat antara sel tunggal yang terdapat didalam kulit tanduk kopi dan tanaman lainnya. Perbedaan Hemiselulosa dengan Selulosa yaitu : Hemiselulosa mudah larut dalam alkali tapi sukar larut dalam asam, sedangkan selulosa adalah sebaliknya.

Hemiselulosa bukan merupakan serat-serat panjang seperti selulosa. Hasil hidrolisis selulosa akan menghasilkan D-glukosa, sedangkan hasil hidrolisis hemiselulosa menghasilkan D-xilosis dan monosakarida. Kandungan hemiselulosa yang tinggi memberikan kontribusi pada ikatan antara serat, karena hemiselulosa bertindak sebagai perekat dalam setiap serat tunggal. Hemiselulosa kayu lunak tersusun atas galaktoglukomanan (15-20%) dan xylan (7-10%).

Komposit adalah penggabungan 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 yang disebut matrik. Didalam komposit unsur utamanya serat, sedangkan bahan pengikatnya polimer yang mudah dibentuk.

Penggunaan serat sendiri yang utama adalah menentukan karakteristik bahan komposit, seperti kekakuan, kekuatan serta sifat mekanik lainnya. Sebagai bahan pengisi, serat digunakan untuk menahan gaya yang bekerja pada bahan komposit, matrik berfungsi 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.

Pembuatan komposit plastik dengan memanfaatkan polipropilena bekas dari kumpulan limbah aqua gelas sebagai matriksnya dan serbuk kulit kaca kopi sebagai filler atau pengisinya. Penelitian mengenai pemanfaatan plastik polipropilena daur ulang sebagai substitusi perekat termoset dalam pembuatan papan partikel telah dilakukan oleh febrianto, 2001. Pada proses pembuatan komposit plastik, polipropilena bekas dimodifikasi terlebih dahulu, kemudian bahan pengisi dicampur secara bersamaan didalam alat pengadon dan dibentuk menjadi komposit plastik (Han dan Shiraishi, 1990)

2.5. Polipropilena

Polipropilena adalah merupakan suatu komoditas yang menarik dari polimer termoplastik. Ketertarikan terhadap polipropilena ini ditimbulkan karena adanya aplikasinya dalam bidang komposit, bioteknologi, teknologi serbuk, bidang elektronik dan pendukung katalisasi untuk bioreaktor dan pada pengeringan air ( Paik, 2007).

Polipropilena atau polipropilena (PP) adalah sebuah polimer termo plastik yang dibuat oleh industri kimia dan digunakan dalam berbagai aplikasi, diantaranya pengemasan, tekstil (contohnya tali, pakaian, dan karpet), alat tulis, berbagai tipe wadah yang dapat dipaki berulang-ulang, perlengkapan laboratorium, pengeras suara, komponen otomotif, dan uang kertas polimer. Polimer adisi yang terbuat dari monomer polipropilena pada permukaannya tidak rata serta memiliki sifat resistan yang tidak biasa terhadap kebanyakan pelarut kimia, basa dan asam(Al Malaika, 1997).

Polipropilena biasanya didaur ulang, dan symbol daur ulangnya adalah nomor 5. Pengolahan lelehan polipropilena bisa dicapai melalui ekstruksi dan pencetakkan. Metode ekstruksi (pelelehan) yang umum menyertakan produksi serat pintal ikat dan tiup (hembus) leleh untuk membentuk yang panjang buat nantinya diubah menjadi beragam produk yang berguna sekali dalam kehidupan masyarakat seperti masker muka, penyaring, lap, dan popok

(http://en.wikipedia.org.wiki.Polypropylene). 2.5.1 Sifat-sifat polipropilena

Polipropilena merupakan jenis bahan baku plastik yang ringan,dengan densitas 0,90-0,92g/ml dan memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat kurang stabil terhadap panas dikarenakan adanya hidrogen tersier. Penggunaan bahan pengisi dan penguat memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia yang baik sebagai bahan polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan (strees-cracking) walaupun pada temperatur tinggi. Kerapuhan Polipropilena dibawah 0oC dapat dihilangkan dengan penggunaan bahan pengisi. Dengan bantuan pengisi dan penguat, akan terdapat adhesi yang baik (Gacther,1990).

2.6. Asam Akrilat

Asam akrilat (acrylic acid atau prop-2-enoic acid) mempunyai nama lain acroleic acid, Ethilenecarboxylic acid, Propene acid, propenoic acid dan vinylformic acid. Rumus molekulnya CH2=CHCOOH dan rumus kimianya C3H4O2. Asam akrilat dapat bercampur dengan air, alcohol, eter, dan kloroform dan diproduksi dari propena dengan proses penyulingan.

Massa molar asam akrilat adalah 72,06 g/mol dengan densitas: 1,051 g/mL, titik leburnya 12oC (285 K, 54oF), titik didihnya 139oC (412 K, 282 oF), konstanta dissosiasinya 5,50 x 10-5, viskositasnya 1,1 cp pada suhu 25oC (Kirk Othmer, 2001).

Asam akrilat merupakan senyawa vinil karboksilat, berbau tajam dan menyengat, merupakan asam lemah tetapi lebih korosif disbanding asam asetat, sehingga perlu penangan yang hati – hati, dan harus dihindarikontak langsung dengan kulit. Sama dengan monomer lainnya, asam akrilat dapat berpolimerisasi dalam keadaan tak terhambat sehingga penyimpanannya harus dihindari dari banyak monomer pada temperature tertentu. Juga harus dihindari terjadinya polimerisasi prematur sehingga dalam penyimpanan dan pendistribusiannya harus dalam keadaan terhambat (Billmeyer, 1983)

2.7. Benzoil Peroksida

Benzoil peroksida mempunyai nama IUPAC: diphenylperoxyanhydride dengan rumus strukturnya adalah C6H5-COO-OOC-C6H5, PhCO-O-O-COPh, dan (PhCO)2O2, disingkat dengan Bz2O2. Rumus molekul benzoil peroksida adalah C14H10O4 dan massa molarnya 242,227 g/mol. Densitasnya 1,334 g/cm3(Kirk Othmer, 2001).

Benzoil peroksida merupakan senyawa peroksida yang berfungsi sebagai inisiator dalam proses polimerisasi dan dalam pembentukan ikatan silang berbagai polimer dan materialnya. Senyawa peroksida ini dapat digunakan sebagai pembentuk radikal bebas (Siriwardena, 2001).

Benzoil peroksida adalah golongan komia peroksida, terdiri dari dua gugus benzoil (asam benzoic dan H dari asam karboxyl yang dipindahkan) yang dihubungankan oleh gugus peroksida. Benzoil peroksida ini dapat diproleh dengan mereaksikan sodium peroksida dan benzoil klorida yang menghasilkan benzoil peroksida dan sodium klorida (Al Malaika, 1997).

2.8. Modifikasi polipropilena

Polimer hidrokarbon jenuh seperti polipropilena dapat terfungsional dengan cara pencangkokan menggunakan monomer reaktif, misalnya: anhidrida maleat, glisidil metakrilat, akrilamida dan asam akrilat untuk menghasilkan polimer yang bergugus reaktif, sehingga dapat bereaksi lebih lanjut dengan polimer yang sesuai (Al malaika, 1997)

Modifikasi polipropilena bertujuan untuk menurunkan hidrofobisitasnya dengan cara penambahan bahan yang bersifat sebagai bahan pengikat, dilaporkan bahwa anhidrida malat dapat ditempelkan ke matriks polietilena dan terikat secara kimiawi dengan bantuan inisiator benzoil peroksida dan juga telah berhasil melakukan melakukan ikatan ester ke dalam matriks polipropilena yang dapat berikatan kimia dengan serat selulosa (Joli, 1996).

Wirjosentono dan Guritno (1998) telah berhasil menempelkan gugus akrilat pada matrik polipropilena mengunakan inisiator dikumil peroksida yang terikat secara kimia sehingga dapat diisi serbuk kulit kaca kopi. Modifikasi polipropilena dapat meningkatkan kepolarannya sehingga dapat berinteraksi dengan polimer lain yang bersifat polar seperti selulosa.

Peroksida membentuk radikal yang memicu reaksi pengikat silangan. Penguraian peroksida membentuk radikal yang memicu reaksi pengikat silangan dapat dilihat pada reaksi dasar proses ikat silang sebagai berikut:

Disosiasi termal : I R + R

(atau R1 + R2 )

Penarikan hydrogen : R + PH RH + P

Rekombinasi/gabungan ulang : R + P R — P

Rekombinasi : R + R R —R

Ikat silang : P + P P —P

Dimana :

I =Peroksida

R /R1 / R2 =Radikalperoksida

P =Polimer

H =Hidrogen

P =Radikal polimer

Mekanisme penempelan gugus fungsi pada matriks polipropilena melalui pembentukan radikal pada atom C tersier dengan adanya inisiator benzoil peroksida maka atom H terlepas dan terbentuk radikal, selanjutnya akan berinteraksi melalui gugus vinil asam akrilat. Adapun tahapan reaksinya adalah sebagai berikut:

Gambar 2.2 Skema Penempelan Gugus Akrilat Pada Polipropilena (Al Malaika, 1997)

2.9. Sifat mekanik Polimer

1. Pengujian Kuat Tarik (Tensile Strength).

Uji tarik adalah salah satu uji stress-strain mekanik yang bertujuan mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik. Dengan melakukan uji tarik kita mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material bertambah panjang. Bila kita terus menarik suatu bahan sampai putus, kita akan mendapatkan profil tarikan yang lengkap berupa kurva. Kurva ini menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang.

σ =

………(1)

Fmaks= Beban yang diberikan arah tegak lurus terhadap penampang spesimen (N) Ao = Luas penampang mula-mula spesimen sebelum diberikanpembebanan (m2)

σ = Enginering Stress (Nm-2)

Enginering Strain (ε):

ε =

=

………. (2)

ε = Enginering Strain

lo= Panjang mula-mula spesimen sebelum pembebanan

Δ l = Pertambahan panjang

Hubungan antara stress dan strain dirumuskan:

E = ………..….……. (3)

E = Modulus Elastisitas atau Modulus Young (Nm-2)

σ = Enginering Stress (Nm-2)

ε = Enginering Strain

Dari gambar kurva hubungan antara gaya tarikan dan pertambahan panjang kita dapat membuat hubungan antara tegangan dan regangan (stress vs strain). Selanjutnya kita dapat gambarkan kurva standar hasil eksperimen uji tarik.

Gambar 2.5 Kurva Tegangan dan Regangan Hasil Uji Tarik

Daerah Linear(elastic limit)

Bila sebuah bahan diberi beban sampai pada titik A, kemudian bebannya dihilangkan, maka bahan tersebut akan kembali ke kondisi semula (tepatnya hampir kembali ke kondisi semula) yaitu regangan “nol” pada titik O. Tetapi bila beban ditarik sampai melewati titik A,

hukum Hooke tidak lagi berlaku dan terdapat perubahan permanen dari bahan tersebut. Terdapat konvensi batas regangan permamen (permanent strain) sehingga disebut perubahan elastis yaitu kurang 0.03%, tetapi sebagian referensi menyebutkan 0.005% .

Titik Luluhatau batas proporsional

Titik dimana suatu bahan apabila diberi suatu beban memasuki fase peralihan deformasi elastis ke plastis. Yaitu titik sampai di mana penerapan hokum Hook masih bisa ditolerir. Dalam praktek, biasanya batas proporsional sama dengan batas elastis.

Deformasi plastis(plastic deformation)

Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula, yaitu bila bahan ditarik sampai melewati batas proporsional.

Ultimate Tensile Strength (UTS)

Merupakan besar tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.

Merupakan besar tegangan di mana bahan yang diuji putus atau patah.

2. Pengujian Kuat Lentur (Flexural Strength).

Kekuatan lentur atau kekuatan bending adalah tegangan bending terbesar yang dapat diterima akibat pembebanan luar tanpa mengalami deformasi besar. Pengujian kuat lentur dilakukan untuk mengetahui ketahanan suatu bahan terhadap pembebanan pada titik lentur dan juga untuk mengetahui keeleksitasan suatu bahan. Cara pengujian kuat lentur ini dengan memberikan pembebanan tegak lurus terhadap sampel dengan tiga titik lentur dan titik-titik sebagai penahan berjarak tertentu. Titik pembebanan diletakkan pada pertengahan panjang sampel. Pada pengujian ini terjadi perlengkungan pada titik tengah sampel dan besarnya

perlengkungan ini dinamakan defleksi (δ). Kemudian dicatat beban maksimum (Wmaks) dan regangan saat specimen patah. Pada perhitungan untuk menentukan kekuatan lentur/bending, digunakan persamaan sesuai standar ASTM D-790, yaitu :

K= ………..…… (4)

K = Tegangan lentur maksimum (N/m3) W = Beban maksimum (N)

b = Lebar dari benda uji (m) h = Tebal benda uji (m)

l = Jarak antara penyangga (m)

3. Pengujian Kuat Impak (Impact Strength)

Kekuatan impak adalah ketahanan terhadap tegangan yang datang secara tibatiba. Polimer mempunyai kekuatan impak jika kuat saat dipukul dengan keras secara tiba-tiba. Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi. Kekuatan impak dilakukan untuk mengetahui kegetasan bahan polimer. Kekuatan impak bahan polimer lebih kecil daripada kekuatan impak logam. Bahan

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di laboratorium Polimer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan di laboratorium polimer Teknik kimia Universitas Sumatera Utara .

3.2 Peralatan dan Bahan 3.2.1 Peralatan

Alat–alat yang digunakan untuk pembuatan sampel komposit plastik yaitu: 1. Hot plate berfungsi sebagai pemanas.

2. 1 set motor stirrer berfungsi sebagai pengaduk.

3. Labu alas leher tiga berfungsi sebagai tempat untuk mengaduk. 4. Hot press berfungsi sebagai penekan specimen.

5. Neraca analytic berfungsi untuk menimbang atau menentukan jumlah/massa komposit. 6. Ayakan / shaker (150 mess) berfungsi untuk mengayak serbuk kulit kaca kopi yang sudah

dihaluskan.

7. Oven berfungsi untuk mengeringkan komposit.

8. Lemari asam berfungsi untuk mengeringkan setelah keluar dari refluks. 9. Electronic system universal tensile machine berfungsi untuk uji tarik. 10. Wolpert impact tester berfungsi untuk uji impak.

3.2.2 Bahan

Bahan yang digunakan untuk pembuatan komposit plastik : 1. Serbuk kulit kaca kopi berfungsi sebagai pengisi (filler)

2. Asam akrilat berfungsi untuk meningkatkan kesesuaian komposit (kompatibilizer)

3. Benzoil peroksida berfungsi sebagai inisiator (pembentukan ikatan silang) dalam proses polimerisasi.

4. Polipropilen bekas berfungsi sebagai matriks. 5. Xilen berfungsi sebagai pelarut.

6. Alumilinium voil berfungsi untuk melapisi cetakan.

7. Minyak goreng berfungsi untuk memanaskan labu leher tiga pada proses refluks.

3.3 Prosedur Percobaan

3.3.1. Peyiapan serbuk kulit kaca kopi

1. Kulit kaca kopi didapat dari pabrik penggilingan kopi di Bunga Terompet Kel. Sempakata Medan Selayang.

2. Kulit kaca kopi digiling dengan blender sampai halus dan diayak menggunakan shave shaker.

3. Dihasilkan kulit tanduk kopi 150 mess.

3.3.2. Pembentukan dan Pengujian Komposit

1. Direfluks polipropilena bekas dengan xilen di labu alas leher tiga pada suhu 1700C 2. Dimodifikasi polipropilena bekas yang sudah direfluks dengan asam akrilat dan benzoil

peroksida dengan berat masing–masing : polipropilena bekas (92%), asam akrilat (6%), dan benzoil peroksida (2%).

3. Ditimbang polipropilena bekas , polipropilena yang dimodifikasi dengan asam akrilat, dan serbuk kaca kopi 150 mess, masing–masing sesuai dengan perbandingan berikut:

Tabel 3.1 Komposisi komposit Plastik Sampel Polipropilena bekas

(%)

Polipropilena bekas termodofikasi asam

akrilat (%)

Serbuk kulit kaca biji kopi 150 mess

(%)

1 100 0 0

2 65 10 25

3 55 10 35

4 45 10 45

5 35 10 55

6 25 10 65

4. Direfluks sampel satu sampai homogen di dalam labu alas tiga dalam waktu± 10menit. 5. Dituangkan kedalam cawan porselain.

6. Dikeringkan didalam lemari asam.

7. Dilakukan prosedur diatas untuk sampel berikutnya.

8. Decetak tekan panas hotpress pada suhu 1700C dengan waktu± 10menit. 9. Didinginkan pada suhu kamar.

10. Dilakukan uji mekanis ( uji tarik dan uji impak),dan uji fisis (densitas dan daya serap air).

3.4 Pengujian Sifat Fisis

Untuk mengetahui sifat-sifat fisis komposit dilakukan pengujian kerapatan (ρ) dan Daya

Serap Air seperti berikut:

3.4.1. Kerapatan (ρ)

Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume kering udara. Sampel ditimbang beratnya, lalu diukur rata-rata panjang. Lebar dan tebalnya untuk menentukan volumenya. Kerapatan sampel komposit dihitung dengan rumus:

= ………..…… (1)

dengan:

= Kerapatan (gr.cm-3) m = massa sampel (gr) V = volume sampel (cm3)

3.4.2. Daya Serap 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 sebagai berikut:

= 100% ………..…… (2)

dengan:

mb = Massa sampel dalam keadaan basah (gr) mk = Massa sampel dalam keadaan kering (gr)

3.5 Pengujian Sifat Mekanik 3.5.1 Kuat Tarik

Kuat tarik σ, adalah gaya yang diaplikasikan F, dibagi dengan luaspenampang A:

=

………..…… (3)

Dalam satuan MKS, perpanjangan tarik ε adalah perubahan panjang sampel

dibagi dengan panjang awal.

3.5.2 Kuat Impak

Uji impak ini bertujuan untuk menguji ketahanan sampel terhadap benturan akibat dijatuhkannya pemberat secara vertikal ke permukaannya. Harga impak yang dihasilkan (Is) merupakan perbandingan antara energi yang diserap (Es) dengan luas penampang (A). Kekuatan impak dapat dihitung dengan persamaan:

=

………..……(4)

dengan:

Is = Kuat Impak (J.m-2) Es = Energi Serap (J) A = Luas Permukaan (m2)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian mekanik

4.1.1 Pengujian Kekuatan Impak

Kekuatan impak adalah ketahanan terhadap tegangan yang datang secara tiba – tiba yang bertujuan untuk menentukan ketangguhan sampel terhadap pembebanan. Metode impak ini disesuaikan dengan model Izod. Kekuatan impak yang dihasilkan (Is) merupakan

perbandingan antara energi serap (Es) dengan luas penampang (A). Data – data pengujian impak terlihat pada tabel 4.1

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Impak

No. Tipe Sampel Panjang (mm) Lebar (mm) Tebal (mm) Energi Serap (10-6J)

Kuat Impak (Jm-2)

1 I 128 15 2,6 59767,5 1532,5

2 II 128 15 2,4 107330,4 2981,4

3 III 128 15 2,6 130466,7 3345,3

4 IV 128 15 2,4 126723,6 3520,1

5 V 128 15 2,6 178861,8 4586,2

6 VI 128 15 2,4 174351,6 4843,1

.

Pengujian kekuatan impak menggunakan standar ASTM D-256. Grafik kekuatan impak vs sampel komposit plastik dapat dilihat sebagai berikut:

Grafik 4.1. Hubungan antara K Dari grafik 4.1 menunj banyak pengisi serbuk kulit ta semakin banyak tersebarnya komposit sehingga komposit datang secara tiba – tiba maki pada sampel VI dengan nilai terdapat pada sampel I sebesa

1532.5 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 10 K u a t Im p a k ( J m -2 )

Grafik Kuat Impak vs komposisi SKTK

ra Komposisi SKTK (srbuk kulit tanduk kopi) de nunjukan terjadinya kenaikan nilai kekuatan im

t tanduk kopi semakin naik kekuatan impakny ya serbuk kulit tanduk kopi mengisi kekosong posit makin padat sehingga ketahanannya terhada

akin tinggi. Dalam grafik kekuatan impak m ai impaknya sebesar 4843,1 Jm-2 dan kekuatan

sar 1532,5 Jm-2.

2981.4 3345.3

3520.1

4586.2

10 20 30 40 50 60

Komposisi SKTK (%)

Grafik Kuat Impak vs komposisi SKTK

kopi) dengan kuat impak impak. Jadi semakin knya, ini dikarenakan kosongan pori – pori adap tegangan yang k maksimum terdapat tan impak minimum

4586.2

4843.1

60 70

4.1.2 Pengujian Kekuatan T

Uji tarik adalah uji stre terhadap gaya tarik. Dengan m bereaksi terhadap tenaga tarika Data–data pengujian tarik dapa

Tabe No. Tipe

Sampel

Panjang (mm)

1 I 115

2 II 115

3 III 115

4 IV 115

5 V 115

6 VI 115

Pengujian kekuatan tarik mengg dijelaskan pengaruh banyakn sampel uji.

Grafik 4.2. Hubungan antara K

18.445 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 10 K u a t T a ri k ( M Pa )

Grafik Kuat Tarik vs Komposisi SKTK

an Tarik

stress-strain mekanik yang bertujuan mengetahui n melakukan uji tarik kita mengetahui bagaima

ikan dan mengetahui sejauh mana material bert k dapat dilihat pada tabel 4.2:

abel 4.2 Hasil Pengujian Kekuatan Tarik ang ) Lebar (mm) Tebal (mm) Load (10-9kgf)

Gaya (10-9N)

115 6 2,5 28,232 276,675

115 6 2,5 20,736 203,22

115 6 2,4 6,8635 67,2624

115 6 2,6 4,6768 45,8328

115 6 2,4 3,6778 36,0432

115 6 2,4 3,3648 32,976

enggunakan standar ASTM D-638. Dari grafik di knya komposisi yang digunakan terhadap ni

ra Komposisi SKTK(serbuk kulit tanduk kopi)

13.548

4.671

2.938 _{2.503 2.29}

10 20 30 40 50 60

Komposisi SKTK (%)

Grafik Kuat Tarik vs Komposisi SKTK

tahui kekuatan bahan imana bahan tersebut bertambah panjang. ya N) Kuat Tarik (Mpa) 276,675 18,445 203,22 13,548 67,2624 4,671 45,8328 2,938 36,0432 2,503 32,976 2,290

ik di bawah ini, dapat nilai kekuatan tarik

kopi) dengan kuat tarik

2.29

60 70

Pada grafik dapat dilihat terjadinya penurunan kekuatan tarik. Hal ini disebabkan karena sebagaimana kita ketahui bahwa serbuk kulit tanduk kopi sebagai pengisi bersifat kaku, kuat dan getas sehingga semakin banyak komposisi SKTK diberikan maka keelastisan sampel semakin berkurang yang menyebabkan kuat tariknya makin kecil. Berikutnya dapat dilihat juga terjadi penurunan kuat tarik yang jauh mulai dari sampel III kebawah , hal ini disebabkan karena rentang variasi komposisi SKTK juga jauh perbedaan persennya. Misalnya antara sampel II dan sampel IV terdapat 20% selisih komposisi SKTK. Kekuatan tarik maksimum terdapat pada sampel I yaitu sebesar 18,445 MPa dan kekuatan tarik minimum terdapat pada sampel IV yaitu 2,290 MPa.

4.2 Pengujian Sifat Fisis 4.2.1 Pengujian Densitas

Kerapatan merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan perbandingan antara massa benda terhadap volumenya atau banyaknya massa zat per satuan volume. Berikut data –data yang diperoleh:

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Densitas

No. Tipe Sampel Massa (gr) Volume (cm3) Densitas (gr.cm-3)

1 I 3,7 5,76 0,6423

2 II 3,5 5,76 0,6076

3 III 3,35 5,76 0,5816

4 IV 3,2 5,76 0,5555

5 V 3,1 5,76 0,5381

6 VI 3,07 5,76 0,5329

Dengan bertambahnya pengisi pada sampel I sampai VI yang digunakan maka, nilai densitasnya akan mengalami penurunan dan sebaliknya dengan berkurangnya pengisi yang digunakan maka nilai densitasnya akan mengalami kenaikan. Hal ini disebabkan karena densitas matriks yaitu polipropilena lebih tinggi dari densitas serbuk kulit tanduk kopi. Dimana besar densitas polipropilena yaitu 0.90 g/cm3–0.92 g/cm3sedangkan densitas serbuk kulit tanduk kopi ±0.65 g/m3. Nilai densitas maksimum terdapat pada sampel I sebesar0,6423 gr.cm-3dan nilai densitas minimum terdapat pada sampel VI sebesar 0,5329 gr.cm-3.

Grafik 4.3. Hubungan antara kom

1.1.1 Pengujian Daya Se

Pengujian daya serap air (DS diserap oleh sampel uji yang serap air ini telah dilakukan hasil penimbangan massa sampe Tabel 4.5. Hasil Pengujian Day

No. Tipe Sampel Massa K

1. I 3,28

2. II 3,30

3. III 3,31

4. IV 3,32

5. V 3,35

6. VI 3,37

Berdasarkan SNI 03-2105-2006, maksimal < 14 %. Hal ini me sudah memenuhi standar SNI. maka semakin besar daya sera pori – pori yang terdapat pada yang paling banyak sehingga

0.6423 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

0 10 20

D e n si ta s (g /c m -3 )

Grafik Densitas vs Komposisi SKTK

ra komposisi SKTK( serbuk kulit Tanduk kopi)

aya Serap Air (DSA)

DSA) dilakukan untuk menentukan besarnya p g direndam dengan perendaman selama 24 jam n terhadap semua komposisi sampel uji yang mpel kering dan massa sampel basah.

aya Serap Air

ssa Kering (gr) Massa Basah (gr) DSA (%)

3,29 0,304 3,32 0,601 3,35 1,202 3,37 1,501 3,41 1,705 3,44 2,077

2006, diketahui bahwa kandungan air dalam menunjukkan semua sampel uji, nilai persenta

I. Dari grafik (4.4) dilihat semakin besar komposi serap air yg dihasilkan, hal ini disebabkan karen pada sampel. Dari ke-enam sampel maka sampe ngga daya serap airnya paling besar. Nilai daya se

0.6076 0.5816

0.5555

0.5381 0.5329

20 30 40 50 60 70

Komposisi SKTK (%)

Grafik Densitas vs Komposisi SKTK

kopi) dengan densitas

a presentasi air yang 24 jam. Pengujian daya ng ada. Berikut data

)

m komposit plastik ntase penyerapannya komposisi SKTK diberi rena semakin banyak pel VI memiliki pori a serap air maksimal

terjadi pada sampel VI yaitu 2,077 adalah grafik daya serap air ter

Grafik 4.4 Hubungan antara kom

0.304 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 10 D a y a S e ra p A ir ( % )

Grafik DSA vs Komposisi SKTK

u 2,077 % dan minimum di sampel I yaitu 0,304

terhadap sampel uji.

komposisi SKTK (serbuk kulit kaca kopi) denga

0.601

1.202

1.501

1.705

10 20 30 40 50 60

Komposisi SKTK (%)

Grafik DSA vs Komposisi SKTK

0,304 %. Pada Berikut

dengan daya serap air

2.077

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Berdasarkan penelitian di atas dapat disimpulkan bahwa asam akrilat dapat memodifikasi polipropilena bekas .

2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi dapat mempengaruhi sifat mekanik dan sifat fisis yaitu:

a. Sifat mekanik

- Kuat Impak (1532,5 J.m-2–4843,1 J.m-2), menurut standar D-256.

- Kuat Tarik (2,290MPa – 18,445MPa), sampel I – IV memenuhi standar ASTM D–638 ( 3,08 MPa).

b. Sifat fisis

- Densitas (0,6991 gr.ml-1 –0,538 gr.ml-1), memenuhi standar SNI 03-2105-2006 (0,5 gr.ml-1–0,9 gr.ml-1).

- Daya Serap Air (0,304 % - 2.077 %), memenuhi standar SNI 03-2105-2006 (< 14 %).

3. Dari hasil penelitian dapat diketahui bahwa serbuk kulit kaca kopi dapat digunakan sebagaifillerdan polipropilena bekas dapat digunakan sebagai matriks. Hal itu berarti dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan komposit polimer.

5.2 Saran

1. Diharapkan peneliti selanjutnya melakukan pengujian yang lain, seperti uji sobek,SEM, FTIR,uji thermal, dll.

2. Sebaiknya peneliti melakukan variasi komposisi yang lebih banyak untuk mendapatkan hasil sifat mekanik dan fisis yang lebih baik lagi.

DAFTAR PUSTAKA

Al Malaika, 1997.Reaktif Modifier of Polimer. Blackie Academic and Professional. London.

Billmeyer, (1984).Studi Sifat Bending dan Impact Komposit Serat Kenaf

Acak- Polyester. Unnes. Semarang.

Baon, 2005. Laju Dekomposisi dan Kualitas Kompos Limbah Padat Kopi : Pengaruh Aktivator dan Bahan Baku Kompos.Pelita Perkebunan. Universitas Negeri Jember

Ellyawan. 2008.Panduan Untuk Komposit. http//:ellyawan.dosen.akprind.ac.id/?p=6

Febrianto. 1999.Kimia Populer. Diterjemahkan oleh Drs. Hary Firman, M.Pd. Bandung: ITB Press

Gacther, 1990.Sifat–sifat polipropilena .pdf. Universitas Sumatera Utara.

Gibson, R.F. 1994. Principles Of Composite Material Mechanics. New York: McGraw-Hill Book Co

Hartomo, (1993).Penyidikan Spektrometrik Senyawa Organik. Edisi keempat,

penerbit Erlangga, Jakarta.

Hartono, A. 1998.Material komposit. Penerbit erlangga, Jakarta.

Han, shiraishi,( 1990).Plastic Material. Edisi ketiga, thewhiterfriers press. Ltd,

London.

Joli, (1996).Polymer Composite. New Age International (P) Limited,

Muchtadi, 2010..Ilmu Pengetahuan Bahan Pangan.2010. Bogor: Alfabeta CV

Othmer, kirk. 2001 . Composite Materials Handbook. New York: McGraw-Hill Book Company

Purnomo, Sri Edi. 2013 . Petani Kopi Indonesia Sulit Kalahkan Brasil. URL: http://www. tempointeraktif. com/hg/bisnis/2009/07/02/brk,20090702-184943,id.html.

Siriwardena, (2001).Kayu, Kimia, Ultrastruktur, reaksi- reaksi. Gadjah Mada

University Press, Yogyakarta, hal. 7–26

Simanjuntak, Humala (2007). Polimer. Bagian proyek pengembangan kurikulum, Surabaya, hal. 45

SNI, 2006. Mutu Papan Partikel SNI 03-2105-2006. Badan Standarisasi Nasional (DSN). Jakarta.

http//:www.bps.go.id. Diakses pada tanggal 04 April 2013 http://en.wikipedia.org.wiki.Polypropylene , 25 april 2014.

www.academiaRedu/.../EKSTRAKSI_KAFEINA_DARI_SERBUK_KOPI). Diakses tanggal 22 april 2014

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN DATA PENGUJIAN

1. Menghitung densitas sampel

Densitas_{( ) =}

Keterangan:

ρ = kerapatan / densitas (gr.cm-3) m = massa (gr)

V = volume (cm3) - Sampel I

m = 3,37 gr V = 5,76 cm3

Densitas ( ) = 3,37 gr

5,76cm3= 0,6423 gr. cm - Sampel II

m = 3,5 gr V = 5,76 cm3

Densitas ( ) = 3,5 gr

5,76cm3 = 0,6076 gr. cm - Sampel III

m = 3,35 gr V = 5,76 cm3

Densitas ( ) = 3,35gr

5,76cm3= 0,5816 gr. cm - Sampel IV

m = 3,2 gr V = 5,76 cm3

Densitas ( ) = 3,2 gr

- Sampel V

m = 3,1 gr V = 5,76 cm3

Densitas ( ) = 3,1 gr

5,76cm3= 0,538 gr. cm - Sampel VI

m = 3,07 gr V = 5,76 cm3

Densitas ( ) = 3,07 gr

5,76cm3= 0,5329 gr. cm

2. Menghitung daya serap air (porositas) sampel

DSA_{= × %}

Keterangan:

DSA = daya serap air (%) mb = massa basah (gr) mk = massa kering (gr) - Sampel I

mb= 3,29 gr mk= 3,28 gr

DSA =3,29 3,28

3,28 × 100% = 0,304 % - Sampel II

mb= 3,32 gr mk= 3,30 gr

DSA =3,32 3,30

3,30 × 100% = 0,601 % - Sampel III

mb= 3,35 gr mk= 3,31 gr

DSA = 3,35 3,31

3,31 × 100% = 1,202 % - Sampel IV

mk= 3,32 gr

DSA =3,37 3,32

3,32 × 100% = 1,501 % - Sampel V

mb= 3,41 gr mk= 3,35 gr

DSA =3,41 3,35

3,35 × 100% = 1,705 % - Sampel VI

mb= 3,45 gr mk= 3,37 gr

DSA =3,45 3,37

3,37 × 100% = 2,077 %

3. Menghitung kekuatan impak sampel

= Keterangan:

Is = Kuat Impak (J.m-2) E = Energi Serap (J) A = Luas Permukaan (m2) - Sampel I

E = 59767,5 x 10-6J

A = W x T = 15 mm x 2,6 mm = 39 mm2 I = 59767,5 x 10 J

39 x 10 m = 1532,5 J. m - Sampel II

E = 107330,4 x 10-6J

A = W x T = 15 mm x 2,4 mm = 36 mm2 I = 107330,4 x 10 J

36 x 10 m = 2981,4 J. m - Sampel III

E = 130466,7 x 10-6J

I = 130466,7 x 10 J

39x 10 m = 3345,3 J. m - Sampel IV

E = 126723,6 x 10-6J

A = W x T = 15 mm x 2,4 mm = 36 mm2 I = 126723,6 x 10 J

36 x 10 m = 3520,1 J. m - Sampel V

E = 178861,8 x 10-6J

A = W x T = 15 mm x 2,6 mm = 39 mm2 I = 178861,8 x 10 J

39 x 10 m = 4586,2 J. m - Sampel VI

E = 174351,6 10-6J

A = W x T = 15 mm x 2,4 mm = 36 mm2 I = 174351,6 x 10 J

4. Menghitung kekuatan tarik sampel

= Keterangan:

σ = Kuat Tarik (MPa) F = Gaya (N)

A = Luas Permukaan (m2) - Sampel I

F =loadx a = 28,232 10-9kgf x 9,8 ms-2= 276,675 10-9N A = W x T = 6 mm x 2,5 mm = 15 mm2

= 276,675 10 N

15 x 10 m = 18,445 MPa - Sampel II

F =loadx a = 20,736 10-9kgf x 9,8 ms-2= 203,22 10-9N A = W x T = 6 mm x 2,5 mm = 15 mm2

= 203,22 10 N

15 x 10 m = 13,548 MPa - Sampel III

F =loadx a = 6,8635 10-9kgf x 9,8 ms-2= 67,2624 10-9N A = W x T = 6 mm x 2,4 mm = 14,4 mm2

= 67,2624 10 N

14,4 x 10 m = 4,671 MPa - Sampel IV

F =loadx a = 4,6768 10-9kgf x 9,8 ms-2= 45,8328 10-9N A = W x T = 6 mm x 2,6 mm = 15,6 mm2

= 45,8328 10 N

15,6 x 10 m = 2,938 MPa - Sampel V

F =loadx a = 3,6778 10-9kgf x 9,8 ms-2= 36,0432 10-9N A = W x T = 6 mm x 2,4 mm = 14,4 mm2

= 36,0432 10 N

- Sampel VI

F =loadx a = 8,267 10-9kgf x 9,8 ms-2= 32,976 10-9N A = W x T = 6 mm x 2,5 mm = 15 mm2

= 32,976 10 N

Aluminium Foil Jangka Sorong

Wolpert Perendaman Sampel

Ayakan _Cetakan

Lemari Asam _{Alat Kempa Panas}

KTK _Tissue

Termometer Kertas Pasir

Spatula

Xylene

Mortal

Universal Testing Machine

Sampel II

55 Universitas Sumatera Utara

56 Universitas Sumatera Utara

57 Universitas Sumatera Utara

58 Universitas Sumatera Utara

59 Universitas Sumatera Utara

60 Universitas Sumatera Utara