PERUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN EPOKSI

2 keberadaan bagase mencapai 75 juta ton berdasarkan berat keringnya [5]. Ampas tebu yang memiliki kandungan kimia yang terdiri dari selulosa 26-43, hemiselulosa 17-23, pentosan 20-33, dan lignin 13-22 [6], berpotensi menjadi bahan baku pengisi pembuatan komposit. Berdasarkan hasil penelitian Sudhir Kumar dan Chandan Datta [7], sifat mekanik komposit epoksi dengan ampas tebu tanpa perlakuan dengan rasio epoksi berbanding ampas tebu 70:30 memiliki hasil Tensile Strength 9,87 MPa, Flexural Strength 26,78 MPa, dan Impact Strength 6,67 kJm 2 . Pada komposit polimer berpenguat serat alam, sifat antar muka matriks dan serat perlu diperhatikan. Hal ini berkaitan dengan kompatibilitas antara serat dengan matriks dan sifat hidrofilik serat. Alkalisasi adalah salah satu cara modifikasi serat alam untuk meningkatkan kompatibilitas matriks-serat. Dari penelitian Kifli Umar [8], diperoleh pengaruh perlakuan permukaan serat dengan NaOH dapat meningkatkan kekuatan mekanis dari komposit. Dari uraian diatas, penulis tertarik untuk meneliti sifat mekanik dari komposit epoksi berpengisi serbuk ampas tebu. Sifat mekanik di atas meliputi kekuatan tarik tensile strength, kekuatan bengkok bending strength, dan kekuatan bentur impact strength, uji daya serap air Water Absorption, serat analisa SEM dan analisa FT-IR.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Perumusan masalah yang dikaji dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana pengaruh perlakuan alkali NaOH pada serat ampas tebu terhadap sifat mekanik yang meliputi kekuatan tarik, kekuatan bengkok, dan kekuatan bentur dari komposit epoksi yang dihasilkan 2. Bagaimana pengaruh perbandingan volume epoksi dengan serat ampas tebu terhadap sifat mekanik yang meliputi kekuatan tarik, kekuatan bengkok, dan kekuatan bentur dari komposit epoksi yang dihasilkan. Universitas Sumatera Utara 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan penelitian ini adalah : 1. Untuk mengetahui pengaruh perlakuan alkali NaOH pada serat ampas tebu terhadap sifat mekanik yang meliputi kekuatan tarik, kekuatan bengkok, dan kekuatan bentur dari komposit epoksi berpengisi serbuk ampas tebu yang dihasilkan. 2. Untuk mengetahui pengaruh perbandingan volume epoksi dengan serat ampas tebu yang digunakan terhadap sifat mekanik yang meliputi kekuatan tarik, kekuatan bengkok, dan kekuatan bentur dari komposit epoksi berpengisi serbuk ampas tebu yang dihasilkan. 3.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Meningkatkan nilai ekonomis dari ampas tebu. 2. Dapat memberikan informasi mengenai sifat mekanik komposit epoksi berpengisi serbuk ampas tebu. 3. Sebagai bahan perbandingan sifat mekanik komposit epoksi diperkuat partikel ampas tebu dengan komposit epoksi berpengisi lain yang telah diteliti sebelumnya.

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

Adapun ruang lingkup dalam penelitian ini adalah :

1.5.1 LOKASI PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian,dan Laboratorium Lateks, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara, dan Laboratorium Fisika Terpadu, Universitas Negeri Medan.

1.5.2 BAHAN BAKU YANG DIGUNAKAN

1. Serat ampas tebu sebagai pengisi, diperoleh dari penjual air tebu disekitar kampus Universitas Sumatera Utara. Universitas Sumatera Utara 4 2. Epoksi sebagai matriks yang diperoleh dari toko peralatan dan bahan kimia PT. Justus Kimiaraya. 3. Natrium Hidroksida.

1.5.3 VARIABELYANG DIGUNAKAN

1. Variasi konsentrasi larutan NaOH yang digunakan yakni 0, 1, 2, dan 3 . 2. Perbandingan fraksi volum epoksi dengan serbuk ampas tebu yakni 100:0, 70:30, 60:40,dan 50:50. 3.

1.5.4 ANALISA HASIL PENELITIAN

1. Uji tarik tensile strength ASTM D 638-10 Tipe IV. 2. Uji bengkok bending strength ASTM D 790. 3. Uji bentur impact strength ASTM D 4812-11. 4. Uji penyerapan air water absorption ASTM D570. 5. Uji Fourier Transform-Infra Red FT-IR. 6. Uji Scanning Electron Microscopy SEM. Universitas Sumatera Utara 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 KOMPOSIT

2.1.1 Pengertian Komposit

Bahan komposit menunjukkan artian bahwa dua atau lebih material digabung pada skala makroskopis untuk membentuk material ketiga yang berbeda. Material-material yang berbeda dapat digabung dalam skala mikroskopis seperti memadukan logam. Bila suatu komposit dirancang dengan baik maka akan memberikan kualitas yang bagus daripada komponen atau konstituen penyusunnya. Beberapa sifat yang dapat dikembangkan dengan membentuk bahan komposit yaitu [1] : kekuatan strength, kekakuan stiffness, tahanan korosi corrosion resistance, tahanan aus wear resistance, daya pikat attractiveness, berat, perioda lelah fatigue life, sifat ketergantungan suhu temperature- dependent behavior, insulasi termal, konduktivitas termal, dan insulasi akustik acoustical insulation. Secara umum, tidak semua sifat-sifat di atas dikembangkan pada waktu yang bersamaan karena dikhawatirkan malah akan mengganggu sifat material itu sendiri misalnya insulasi termal dan konduktivitas termal. Tujuan pembentukan bahan komposit itu sendiri yaitu untuk membentuk suatu bahan baru yang memiliki sifat khusus untuk keperluan tertentu pula. Bahan komposit memiliki sejarah penggunaan yang sangat panjang. Penggunaan komposit untuk pertama sekali tidak diketahui tetapi beberapa sejarah menunjukkan bahwa bahan komposit telah digunakan. Misalnya penggunaan jerami untuk meningkatkan kekuatan bata. Plywood yang dapat digunakan sebagai bahan pengganti kayu karena memiliki kekuatan dan tahanan termal yang baik. Dewasa ini, bahan komposit matriks-resin dengan penguat serat memiliki perbandingan kekuatan dan kekakuan terhadap berat yang sangat tinggi telah menjadi salah satu permasalahan yang dihadapi dalam industri mobil dan penerbangan [1]. Universitas Sumatera Utara 6

2.1.2 Klasifikasi Bahan Komposit

Secara garis besar bahan komposit terdiri atas dua macam, yaitu bahan komoposit partikel particulate composite dan bahan komposit serat fiber composite [9].

2.1.2.1 Bahan Komposit Partikel Particulate Composite

Bahan komposit yang bahan penguatnya terdiri dari partikel-partikel disebut bahan komposit partikel particulate composite. Partikel, secara definisi adalah bukan serat, karena tidak mempunyai ukuran panjang. Bahan komposit partikel pada umumnya lebih lemah dan keliatannya fracture toughness lebih rendah dibanding bahan komposit serat panjang. Tetapi dari segi lain, bahan ini sering lebih unggul, seperti ketahanan terhadap aus. Partikel – partikel ini umumnya digunakan sebagai pengisi dan penguat bahan komposit bermatriks keramik ceramic matrix composite. Bahan komposit keramik dan metal banyak digunakan untuk perkakas potong berkecepatan tinggi high speed cutting tool, pipa proteksi termokopel dan piranti – piranti lain yang membutuhkan temperatur tinggi dan tahan aus abrasi.

2.1.2.2 Bahan Komposit Serat Fiber Composite

Bahan komposit serat adalah jenis bahan komposit yang umum dikenal, paling banyak dipakai dan dibicarakan. Komposit serat ini juga merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu laminat atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa seratfiber. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers polyaramid dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa dengan bentuk yang lebih komplek seperti anyaman. Ada dua hal yang membuat serat dapat menahan gaya dengan efektif, yaitu jika : a Perekatan bonding antara serat dan matriks sangat baik dan kuat, sehingga serat tidak mudah lepas dari matriks debonding. b Aspect ratio, yaitu perbandingan antara panjang dan diameter serat harus cukup besar. Hal ini disyaratkan agar tegangan geser yang terjadi pada permukaan antara serat dan matriks kecil. Universitas Sumatera Utara 7

2.1.3 MATRIKS

Matrik dalam struktur komposit dapat berasal dari bahan polimer, logam, maupun keramik [9]. Syarat pokok matrik yang digunakan dalam komposit adalah matrik harus bisa meneruskan beban, sehinga serat harus bisa melekat pada matrik dan kompatibel antara serat dan matrik. Umumnya matrik dipilih yang mempunyai ketahanan panas yang tinggi [10]. Matrik yang digunakan dalam komposit adalah harus mampu meneruskan beban sehingga serat harus bisa melekat pada matrik dan kompatibel antara serat dan matrik artinya tidak ada reaksi yang mengganggu. Bahan komposit matrik mempunyai kegunaan yaitu sebagai berikut [10] : a Matrik memegang dan mempertahankan serat pada posisinya. b Pada saat pembebanan, merubah bentuk dan mendistribusikan tegangan ke unsur utamanya yaitu serat. c Memberikan sifat tertentu, misalnya ductility, toughness dan electrical insulation. Bahan matrik yang sering digunakan dalam komposit antara lain [10]: a Polimer.  Polimer merupakan bahan matrik yang paling sering digunakan. Adapun jenis polimer yaitu: Thermoset, adalah plastik atau resin yang tidak bisa berubah karena panas tidak bisa di daur ulang. Misalnya : epoxy, polyester, phenotic.  Termoplastik, adalah plastik atau resin yang dapat dilunakkan terus menerus dengan pemanasan atau dikeraskan dengan pendinginan dan bisa berubah karena panas bisa didaur ulang. Misalnya : Polyamid, nylon, polysurface, polyether. b Keramik. Pembuatan komposit dengan bahan keramik yaitu Keramik dituangkan pada serat yang telah diatur orientasinya dan merupakan matrik yang tahan pada temperatur tinggi. Misalnya :SiC dan SiN yang sampai tahan pada temperatur 1650 C. Universitas Sumatera Utara 8 c Karet. Karet adalah polimer bersistem cross linked yang mempunyai kondisi semi kristalin dibawah temperatur kamar. d Matrik logam Matrik cair dialirkan kesekeliling sistem fiber, yang telah diatur dengan perekatan difusi atau pemanasan. e Matrik karbon. Fiber yang direkatkan dengan karbon sehingga terjadi karbonisasi. Pemilihan matrik harus didasarkan pada kemampuan elongisasi saat patah yang lebih besar dibandingkan dengan filler. Selain itu juga perlunya diperhatikan berat jenis, viskositas, kemampuan membasahi filler, tekanan dan suhu curring, penyusutan dan voids. Voids kekosongan yang terjadi pada matrik sangatlah berbahaya, karena pada bagian tersebut fiber tidak didukung oleh matriks, sedangkan fiber selalu akan mentransfer tegangan ke matriks. Hal seperti ini menjadi penyebab munculnya crack, sehingga komposit akan gagal lebih awal. Kekuatan komposit terkait dengan void adalah berbanding terbalik yaitu semakin banyak void maka komposit semakin rapuh dan apabila sedikit void komposit semakin kuat. Dalam pembuatan sebuah komposit, matriks berfungsi sebagai pengikat bahan penguat, dan juga sebagai pelindung partikel dari kerusakan oleh faktor lingkungan. Beberapa bahan matriks dapat memberikan sifat-sifat yang diperlukan sebagai keliatan dan ketangguhan. Pada penelitian ini matrik yang digunakan adalah polimer termoset dengan jenis resin polyester. Matriks polyester paling banyak digunakan terutama untuk aplikasi konstruksi ringan, selain itu harganya murah, resin ini mempunyai karakteristik yang khas yaitu dapat diwarnai, transparan, dapat dibuat kaku dan fleksibel, tahan air, tahan cuaca dan bahan kimia. Polyester dapat digunakan pada suhu kerja mencapai 79 C atau lebih tergantung partikel resin dan keperluannya. Keuntungan lain matriks polyester adalah mudah dikombinasikan dengan serat dan dapat digunakan untuk semua bentuk penguatan plastik [11]. Universitas Sumatera Utara 9

2.2 SERAT

Serat dikelaskan dalam dua bagian besar yaitu serat alam dan serat buatan. Serat alam yang utama adalah kapas, wol, sutra, sedangkan serat buatan seperti rayon, poliester, akril, atau nilon. Setiap serat buatan sintetik terdiri dari rantai polimer, dan kebanyakan merupakan polimer berkristal, sehingga sifat kimianya bergantung kepada struktur rantai polimer tersebut. Serat mempunyai bentuk tipis dan panjang. Dalam molekul rantai serat, orientasi molekul tersusun dalam arah memanjang menurut arah panjang serat. Tegangan tarik, modulus elastik pada arah memanjang modulus Young untuk bahan serat adalah relatif tinggi [12].

2.2.1 Ampas Tebu Sebagai Bahan Baku Komposit Partikel

Ampas tebu merupakan limbah berserat dari batang tebu setelah melalui proses penghancuran dan ekstraksi. Ampas tebu, seperti halnya biomassa yang lain, terdiri dari tiga penyusun utama, yaitu selulosa, hemiselulosa, lignin dan sisanya unsur penyusun lainnya. Ampas tebu sebagian besar mengandung ligno- cellulose. Panjang seratnya antara 1,7-2 mm dengan diameter sekitar 20 mikro, sehingga ampas tebu ini dapat memenuhi persyaratan untuk diolah menjadi papan-papan buatan. Bagas mengandung air 48-52, gula rata-rata 3,3 dan serat rata-rata 47,7. Serat bagas tidak dapat larut dalam air dan sebagian besar terdiri dari selulosa, pentosan dan lignin [13]. Adapun struktur pembentuk serat ampas tebu terdiri dari Selulosa, Hemiselulosa, Pentosan dan Lignin yang komposisinya pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Struktur Pembentuk Ampas Tebu [6] No. Komponen Berat Kering 1 Selulosa 26-43 2 Hemiselulosa 17-23 3 Pentosan 20-33 4 Lignin 13-22 Dari komposis diatas serat ampas tebu berpotensi menjadi pengisi dalam komposit karena memiliki kadar selulosa yang tinggi. Universitas Sumatera Utara 10

2.3 EPOKSI

Resin epoksi termasuk ke dalam golongan thermosetting, sehingga dalam pencetakan perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut [14] : 1. Mempunyai penyusutan yang kecil pada pengawetan. 2. Dapat diukur dalam temperatur kamar dalam waktu yang optimal. 3. Memiliki viskositas yang rendah disesuaikan dengan material penyangga. 4. Memiliki kelengketan yang baik dengan material penyangga. Resin epoksi mengandung struktur epoksi atau oxirene. Resin ini berbentuk cairan kental atau hampir padat, yang digunakan untuk material ketika hendak dikeraskan. Resin epoksi jika direaksikan dengan hardener yang akan membentuk polimer crosslink. Hardener untuk sistem curing pada temperatur ruang dengan resin epoksi pada umumnya adalah senyawa poliamid yang terdiri dari dua atau lebih grup amina. Curing time sistem epoksi bergantung pada kereaktifan atom hidrogen dalam senyawa amina [14]. Reaksi curing pada sistem resin epoksi secara eksotermis, berarti dilepaskan sejumlah kalor pada proses curing berlangsung. Laju kecepatan proses curing bergantung pada temperatur ruang. Untuk kenaikan temperatur setiap 10 o C, maka laju kecepatan curing akan menjadi dua kali lebih cepat, sedangkan untuk penurunan temperaturnya dengan besar yang sama, maka laju kecepatan curing akan turun menjadi setengah dari laju kecepatan curing sebelumnya. Epoksi memiliki ketahanan korosi yang lebih baik dari pada polyester pada keadaan basah, namun tidak tahan terhadap asam. Epoksi memiliki sifat mekanik, listrik, kestabilan dimensi dan penahan panas yang baik [14].

2.4 ALKALISASI