Pengujian Sifat Mekanik

C. Pengujian Sifat Mekanik

Sintesis biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1) dengan rasio optimum LPP/STKS=8/2 yang ditambahkan pada 2 jenis lempung (kaolin dan haloisit) dengan berbagai komposisi (10%, 20%, 30% dan 40%). Sehingga dihasilkan geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (Formula F2) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (Formula F3). Geobiokomposit tersebut akan dilakukan karakteristik sifat mekanik meliputi nilai kekuatan tarik dan modulus young (E) yang diukur dengan Universal Testing Machine (UTM) serta energi serap dan kekuatan impak yang diukur dengan Charpy Impact Testing Machine.

1. Kekuatan Tarik

Penggunaan serat alam sebagai pengisi atau filler pada pembuatan biokomposit dapat berfungsi sebagai penguat atau reinforcement, (Ismail, 2001). Peningkatan nilai kekuatan tarik menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah serat alam yang ditambahkan akan meningkatkan nilai kekuatan tarik sampai pada rasio optimum LPP/Serat alam, namun jika sudah melewati rasio optimum tersebut akan terjadi penurunan nilai kekuatan tarik biokomposit (Kim, 2005). Suharty et al., (

2007 a ) melaporkan bahwa penggunaan serat alam yang terlalu besar pada biokomposit dan sudah melewati kondisi optimumnya akan mengakibatkan biokomposit menjadi rapuh. Komposisi Optimum dengan rasio LPP/Serat alam = 8/2 memiliki nilai kekuatan tarik tertinggi (12% lebih baik dibanding LPP). Komposisi biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1) tersebut selanjutnya digunakan sebagai standar dalam pembuatan biokomposit selanjutnya dengan penambahan kaolin dan haloisit pada berbagai konsentrasi. Diperoleh nilai kekuatan tarik pada biokomposit Formula F1 sebesar 31.10 MPa.

besarnya kekuatan tarik biokomposit menentukan komposisi optimumnya. Data nilai kekuatan tarik biokomposit terhadap Gambar 27.

Gambar 27. Kurva nilai kekuatan tarik LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS tanpa clay

(konsentrasi 0%) (F1) sebagai pembanding dengan LPP/DVB/LPP-g- AA/STKS/Kao (F2) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (F3)

Gambar 27 menunjukkan bahwa penambahan kaolin dan haloisit pada LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1) berfungsi sebagai penguat, sehingga terjadi peningkatan nilai kekuatan tarik pada penambahan clay pada 10%. Nilai kekuatan tarik tersebut meningkat sebesar 13,70% untuk kaolin 20% (KI1b) serta 19,42% untuk haloisit 20% (KJ1b). Namun terjadi penurunan nilai kekuatan tarik pada konsentrasi clay 30% dan 40%. Peningkatan nilai kekuatan tarik dan tersebut menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah clay yang ditambahkan akan meningkatkan nilai kekuatan tarik sampai pada konsentrasi yang optimum, namun jika sudah melewati kondisi optimum tersebut akan terjadi penurunan nilai kekuatan tarik dan geobiokomposit. Sarkar M et al. (2008) melaporkan bahwa penambahan clay yang berlebih dapat menurunkan sifat mekaniknya dikarenakan berkurangnya interaksi antara clay dengan matriks.

2. Modulus Young (E)

Modulus young (E) adalah perbandingan antara kuat tarik dengan

86.10 MPa. Menurut Zhang Q et al. (2009) penambahan clay dapat meningkatkan modulus young. Data modulus young yang diperoleh menunjukkan bahwa semakin banyak konsentrasi kaolin ataupun haloisit yang ditambahkan pada LPP/DVB/LPP- g-AA/STKS (Formula F1) maka semakin tinggi nilai dari modulus young, seperti dilihat pada gambar 28. Hal ini menunjukkan bahwa adanya penambahan kaolin ataupun haloisit dapat meningkatkan sifat kekakuan dari geobiokomposit. Jadi semakin banyak jumlah clay yang ditambahkan maka semakin kaku sehingga geobiokomposit tersebut rentan patah dan menurunkan sifat mekanik. Berdasarkan modulus young penambahan clay 20% dapat meningkatkan sifat mekanik dari biokomposit standarnya karena geobiokomposit yang dihasilkan tidak terlalu liat dan kaku. Sedangkan penambahan clay lebih dari 20% dapat menurunkan sifat mekanik geobiokomposit. Peningkatan kekakuan ini dikarenakan clay itu sendiri merupakan material yang memiliki kekakuan yang tinggi sehingga dapat membatasi gerakan dari matriks polimer (Kusmono, 2010). Hasil data modulus young ditunjukkan oleh gambar 28.

Gambar 28. Kurva nilai modulus young LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS tanpa clay

(konsentrasi 0%) (F1) sebagai pembanding dengan LPP/DVB/LPP-g- AA/STKS/Kao (F2) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (F3)

3. Energi Serap (Es) dan Kekuatan Impak 3. Energi Serap (Es) dan Kekuatan Impak

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F3) sebesar 0.0581 J dan 6,46 J/mm 2 *10 -3 .

Menurut Sarkar M et al. (2008) penambahan clay dapat meningkatkan nilai kekuatan impak tetapi akan menurun apabila penambahan clay berlebih. Data dari Es dan kekuatan impak akan dihasilkan pada gambar 29.

(a)

(b)

Gambar 29. Kurva nilai (a) energi serap (Es) dan (b) kekuatan impak

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS tanpa clay (konsentrasi 0%) (F1) sebagai pembanding dengan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (F2) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (F3)

Gambar 29 menunjukkan bahwa penambahan kaolin dan haloisit berfungsi sebagai penguat, sehingga terjadi peningkatan nilai Es dan kekuatan impak pada penambahan clay pada 10%. Nilai Es dan kekuatan impak tersebut meningkat sebesar 43,03 dan 42,41% untuk kaolin 20% (KI1b) serta 53,53 dan 51,70%. untuk halosit 20% (KJ1b). Namun pada penambahan clay pada konsentrasi 30% dan 40% terjadi penurunan nilai Es dan kekuatan impak. Penambahan konsentrasi clay dalam matriks polimer akan meningkatkan nilai Es dan kekuatan impak, namun apabila sudah melewati kondisi optimumnya akan terjadi penurunan kekuatan impak dari

(Ishak et al., 2008). Penambahan haloisit 20% (KJ1b) pada biokomposit F1 memiliki sifat mekanik yang terbaik dengan menghasilkan peningkatan sebesar : 1). 5,72% untuk kekuatan tarik, 2). 2,66% untuk modulus young, 3). 10,5% untuk energi serap dan 4). 9,29% untuk kekuatan impak daripada penambahan kaolin 20% (KI1b) pada biokomposit F1. Hal ini dikarenakan bentuk struktur haloisit yang berbentuk pipa berongga memudahkannya untuk dispersi dengan polimer. Menurut Du M et al. (2010), dibandingkan dengan material anorganik yang lain seperti silika, montmorillonite, dan kaolin, haloisit mempunyai geometri yang unik serta karakteristik permukaan Si-O dengan densitas hidroksil yang rendah sehingga haloisit dapat terdispersi dengan baik dalam matrik polimer. Berdasarkan dari studi morfologi pada komposit polimer-haloisit menunjukkan bahwa tabung tunggal dari haloisit dapat terdistribusi dengan baik dalam matriks polimer (Prashantha K et al., 2011).

Secara kasat mata, partikel haloisit lebih halus dari kaolin yang mengindikasikan bahwa ukuran partikel haloisit lebih kecil dari kaolin. Hal ini menyebabkan luas kontak permukaan haloisit lebih luas daripada kaolin, sehingga haloisit dapat terdistribusi dengan baik dalam matriks polimer.

Berdasarkan pengujian daya bakar serta sifat mekanik yang telah dilakukan pada geokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (Formula F2) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (Formula F3) diperoleh komposisi optimum yaitu dengan penambahan clay berbagai jenis (kaolin dan haloisit) dengan konsentrasi 20% pada Formula F1. LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao 20% (KI1b) dibandingkan dengan biokomposit F1 dapat menurunkan kecepatan pembakaran sebesar 59,55%, meningkatkan kekuatan tarik serta impak sebesar 13,70% dan 42,41%. Sedangkan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal 20% (KJ1b) dibandingkan dengan biokomposit F1 menurunkan kecepatan pembakaran sebesar 63,64%, meningkatkan kekuatan tarik serta impak sebesar 19,42% dan 51,70%. Sehingga diperoleh geokomposit KI1b dan KJ1b memiliki ketahanan bakar dan sifat mekanik yang lebih baik dari biokomposit Berdasarkan pengujian daya bakar serta sifat mekanik yang telah dilakukan pada geokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (Formula F2) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (Formula F3) diperoleh komposisi optimum yaitu dengan penambahan clay berbagai jenis (kaolin dan haloisit) dengan konsentrasi 20% pada Formula F1. LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao 20% (KI1b) dibandingkan dengan biokomposit F1 dapat menurunkan kecepatan pembakaran sebesar 59,55%, meningkatkan kekuatan tarik serta impak sebesar 13,70% dan 42,41%. Sedangkan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal 20% (KJ1b) dibandingkan dengan biokomposit F1 menurunkan kecepatan pembakaran sebesar 63,64%, meningkatkan kekuatan tarik serta impak sebesar 19,42% dan 51,70%. Sehingga diperoleh geokomposit KI1b dan KJ1b memiliki ketahanan bakar dan sifat mekanik yang lebih baik dari biokomposit