Tujuan Manfaat Penelitian Lokasi Penelitian Matriks

1.2. Permasalahan

Secara spesifik belum terpublikasi pembuatan papan serat dari serat tandan kosong kelapa sawit dengan menggunakan Urea Formaldehida sebagai perekat. Untuk itu peneliti tertarik, sehingga dapat diketahui pengaruh variasi perekat Urea Formaldehida terhadap sifat fisis dan mekanis yang sesuai standart.

1.3. Batasan Masalah

Permasalahan yang dibahas pada penelitian ini adalah: 1. Menjelaskan bagaimana pengaruh variasi perekat Urea Formaldehida pada papan serat. 2. Melakukan pengujian kekuatan mekanis dan fisis pada papan serat yang meliputi: a. Pengujian kuat patah b. Pengujian kuat lentur c. Pengujian kuat pegang sekrup d. Pengujian Internal Bond e. Kadar air f. Kerapatan g. Pengembangan tebal h. Daya serap air

1.4. Tujuan

Adapun yang menjadi tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi dari perkat Urea Formaldehida terhadap sifat fisis dan mekanis papan serat. Universitas Sumatera Utara

1.5. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang bisa diambil dari penelitian ini adalah : 1. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi suatu langkah dalam pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit TKKS yang ada di lingkungan. Sehingga dapat mengurangi pencemaran lingkungan. 2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan nilai tambah dalam pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit TKKS. 3. Hasil penelitian ini dapat memberikan alternatif penggunaan bahan baku pengganti kayu yang semakin berkurang ketersediaannya.

1.6. Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan PUSLITBANG Jl. Gunung Batu No.5 Bogor Universitas Sumatera Utara BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Komposit

Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material, dimana akan terbentuk material yang lebih baik dari material pembentuknya. 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.

2.1.1. Klasifikasi 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 : 1.Komposit Serat Komposit serat, yaitu komposit yang terdiri dari serat dan matriks bahan dasar yang diproduksi secara fabrikasi, misalnya serat ditambahkan resin sebagai bahan perekat. Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau lapisan yang menggunakan penguat berupa fiberserat. Fiber yang digunakan bisa berupa glass Universitas Sumatera Utara fibers, carbon fibers, armid fibers poly aramide, dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak Chopped Strand Mat maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. 2.Komposit Lapis laminated composite Komposit laminat, merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapiss 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 umunya manipulasi makroskopis yang dilakukan yang tahan terhadap korosi, kuat dan tahan terhadap temperatur. 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. 4.Komposit Partikel Komposit partikel, 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. Universitas Sumatera Utara 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 di antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik. Pada umumnya komposit mengandung serat, baik serat pendek maupun serat panjang yang dibungkus dengan matriks. Fungsi daripada serat adalah menahan bahan yang diberikan sedang fungsi matriks adalah membungkus serat sekaligus melindunginya dari kerusakan baik mekanis maupun kimia. Selain daripada itu matriks mendistribusikan beban kepada serat. Jenis-jenis serat dan contoh bahannya yang dapat digunakan sebagai penguat pada material komposit secara umum yaitu : 1. Serat Organik, contoh : Selulosa, Polypropilena, High Modulus Polythylena, Grafit Karbon, Sabut Kelapa, Ijuk, Sabut Kelapa Sawit dan lain-lain. 2. Serat Anorganik, contoh : Asbes, Gelas, Metal, Keramik, Boron dan lain-lain. Aplikasi dan pemakaian bahwa komposit yang diperkuat dengan serat secara luas dipakai industri otomotif, industri kapal terbang, industri kapal laut, peralatan militer dan industri perabotan rumah tangga. Hal ini menunjukkan perkembangan pesat dari material komposit, karena mempunyai sifat yang lebih unggul, antara lain sebagai isolator yang baik. Ketahanannya baik terhadap air dan zat kimia. Dengan demikian bahan komposit tidak dapat berkarat, anti rayap dan tahan lembab. Bahan komposit alam umumnya berharga murah. Bahan komposit termasuk bahan yang ringan dan kuat. Universitas Sumatera Utara

2.1.2. Jenis Komposit Serat

Adapun jenis komposit serat yang diperkuat serat yaitu : 1. Komposit serat pendek Short fiber composite 2. Komposit serat panjang Long fiber composite

I. Komposit serat pendek Short fiber composite

Komposit yang diperkuat oleh serat pendek pada umunya menggunakan resin sebagai matriksnya. Adapun pengertian dari serat pendek adalah serat dengan perbandingan antara panjang dan diameternya 100 mm. Komposit jenis ini dibagi atas: 1. Bahan komposit yang mengandung orientasi bidang acak Implane Random Orientation Serat cencang Chopped Strand Mat CSM, CSM ini memiliki distribusi acak dalam dua dimensi. Pembuatan komposit jenis ini biasanya dilakukan teknik “Hand Lay Up”. Ukuran serat dapat dipilih untuk mendapatkan perbedaan jumlah penyebaran serat selama pencetakan. Dengan adanya distribusi acak, maka akibatnya adalah bahwa nilai fraksi volum serat lebih rendah dalam komposit sehingga fraksi volum matriks lebih besar, harga fraksi volum serat acak biasanya berada pada Vf = 0.10-0.30 dari harga perbandingan komposisi penyusun komposit. Fraksi volum serat yang lebih rendah akan berkaitan dengan ketidakefisienan balutan dan batasan-batasan dalam proses pencetakan. 2. Bahan komposit yang diperkuat dengan serat pendek yang terorientasi ataupun sejajar satu dengan yang lainnya. Universitas Sumatera Utara 2.Komposit Serat PanjangLong 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. Perbedaan serat panjang dan serat pendek yaityu serat pendek dibebani secara tidak langsung atau kelemahan Matriks akan menentukan sifat dari produk komposit tersebut yakni jauh lebih kecil dibandingkan dengan besaran yang terdapat pada serat panjang. Bentuk serat panjang memiliki kemampuan yang tinggi, disamping itu kita tidak perlu memotong-motong serat. 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.Penguat Oleh Serat Pemakaian serat sebagai penguat dalam suatu bahan komposit harus memenuhi beberapa persyaratan berikut : 1. Memiliki kekuatan lentur dan modulus elastis yang tinggi 2. Permukaan dan diameter harus sama 3. Perbedaan kekuatan diantara serat-serat tunggal harus rendah 4. Mampu menerima perubahan dari matriks dan menerima gaya yang bekerja Universitas Sumatera Utara Serat-serat organik dan anorganik umumnya digunakan untuk memperoleh bahan komposit serat. Serat organik seperti selulosa, propylene, dan serat grafit pada umumnya dikarakterisasi sebagai bahan yang ringan, lentur, elastik dan peka terhadap panas, sedangkan serat anorganik seperti gelas dan keramik merupakan serat yang paling tinggi kekuatannya serta tahan terhadap panas. 2.3.Faktor-faktor yang Mempengaruhi kekuatan Komposit 1. Orientasi Serat Faktor orientasi serat akan menentukan kekuatan mekanis dari suatu bahan komposit dan arah dimana kekuatan tersebut yang terbesar. Ada tiga jenis orientasi serat yaitu penguatan satu dimensi, dua dimensi dan tiga dimensi. Jenis penguatan serat satu dimensi memiliki kekuatan dan modulus komposit yang maksimum dalam arah orientasi sumbu serat. Jenis penguatan dua dimensi menunjukkan kekuatan yang berbeda pada setiap arah orientasi serat. Sedangkan jenis penguatan tiga dimensi adalah isotropic, artinya komposit akan memiliki kekuatan yang sama pada satu titik. Sebagai contoh bentuk CSM random chopped strand mat pada komposit dianggap isotropic, sedangkan pada bentuk anyaman woven roving menunjukkan sifat yang berbeda pada setiap titik, maka material ini disebut anisotropic. Pada anyaman woven roving bentuk susunannya orthogonal maka disebut serat anisotropic orthogonal atau artotropik. Dengan demikian sifat perilaku material anisotropic sangat berbeda dengan isotropic. Komposit dengan system seperti woven roving menunjukkan kekuatan pada arah serat itu lebih besar daripada bukan arah serat tersebut dan sifat ini juga dipengaruhi fraksi volum serat. Untuk anyaman satu arah alignment kekuatan tariknya lebih besar pada arah serat dibandingkan dengan arah tegak lurus terhadap serat. Pada arah normal yang Universitas Sumatera Utara menanggung beban hanya matriks saja. Ini merupakan prinsip lamina ortotropik yang berbentuk roving atau fabric, serat-serat arahnya sudah tertentu tidak seperti CSM Chopped Strand Mat. Gambar 1. Bentuk penguatan pada Lamina Ortotropik 1 Unity rectional roving 2 Woven roving or fabric Pada bagaian tiga dimensi sifat-sifat mekanik pada setiap arah adalah sebanding dengan jumlah serat per volumnya yang diorientasikan pada arah serat. Jika orientasi serat menjadi lebih acak, maka sifat-sifat mekanis pada setiap arah menjadi lebih rendah. Pada penguatan satu dimensi serat-serat disusun secara searah sedangkan pada penguatan dua dimensi susunan serat dengan sudut 90 o . Susunan serat secara acak dijumpai pada penguatan tiga dimensi.

2. Panjang Serat

Semua serat yang digunakan secara praktisnya sekarang ini memiliki penampang yang melingkar baik untuk serat panjang maupun serat pendek. Sementara itu serat gelas, plastik dan logam telah dihasilkan dalam berbagai bentuk dan ukuran. Pada umumnya semakin kecil ukuran diameter suatu serat maka akan semakin besar kekuatannya. Hal Universitas Sumatera Utara ini disebabkan kehilangan kecacatan permukaan pada serat. Akan tetapi kekuatan mekanis juga dipengaruhi sifat dasar serat dan matriks yang digunakan.

2.4 Matriks

Matriks merupakan suatu bahan yang digunakan untuk mengikat dan menyatukan serat tanpa bereaksi secara kimia dengan serat yang mempunyai fungsi : a. Untuk melindungi komposit dari kerusakan mekanik maupun kerusakan kimiawi. b. Untuk mengalihkan meneruskan beban dari luar kepada serat. Hal ini berarti bahwa matriks menyebarkan dan memisahkan serat sehingga keretakan tidak dapat berpindah dari satu serat keserat lainnya. c. Sebagai pengikat. Pembagian matriks menurut pola pengerjaan pada polimer dikelompokkan yaitu termoset dan termoplastik. Dimana termoset merupakan polimer tiga dimensi yang tetap bersifat kaku meskipun memperoleh perlakuan panas atau dengan kata lain tahan terhadap temperatur tinggi, ini dipengaruhi oleh tipe struktur yang dimilikinya. Resin thermoset adalah plastik yang berpolimerisasi lagi apabila dipanaskan. Oleh karena itu panas akan menimbulkan set tambahan. Resin thermoset tidak dapat didaur ulang karena telah membentuk ikatan silang antara rantai-rantai molekulnya. Sifat mekanisnya bergantung pada unsur molekuler yang membentuk jaringan, rapat serta panjang jaringan silang. Proses pembuatannya dapat dilakukan pada suhu kamar dengan memperhatikan zat kimia yang digunakan, pengontrolan polimerisasi jaringan silang dilakukan untuk memperoleh nilai jaringan silang dan sifat bahan yang optimum. Contoh dari matriks termoset yaitu : epoksi, polyester, phenolik. Universitas Sumatera Utara Sedangakan termoplastik merupakan polimer satu dimensi yang mempunyai rigiditas sangat rendah temperatur tinggi. Bahan ini mempunyai keunggulan sebagai berikut : kerapatannya rendah, tahan terhadap kerusakan kimiawi, bersifat isolator yang baik tetapi juga mempunyai keterbatasan pemakaian karena sifat-sifat yang kurang menguntungkan seperti kekuatan dan modulus elastisitasnya yang rendah dibandingkan logam, koefisien pemuaian yang tinggi. Contohnya antara lain : Polyetylene PE, Plypropylene PP, Polyvynilchlorida PVC dan Polystyrene PS. 2.5.Papan Partikel Papan partikel adalah lembaran bahan yang mengandung ligno-selulosa seperti keping, serpih, untai yang disatukan dengan menggunakan bahan pengikat organik dan dengan memberikan perlakuan panas, tekanan, kadar air, katalis dan sebagainya FAO, 1997. Ada tiga ciri utama papan yang menentukan sifat-sifat papan yaitu : i spesies dan bentuk partikel, ii kerapatan dan iii kandungan resin dan penyebarannya. Haygreen dan Bowyer, 1989. Kerapatan lembaran papan partikel merupakan faktor penting yang banyak digunakan sebagai pedoman dalam memperoleh gambaran tentang kekuatan papan yang diinginkan. Faktor utama yang mempengaruhi kerapatan adalah berat jenis bahan baku dan pemadatan hamparan pada mesin pengempaan. Kerapatan papan harus lebih tinggi daripada kerapatan bahan baku untuk mengahsilkan kekuatan papan yang lebih baik Sutigno, 1988. Semakin tinggi kerapatan menyeluruh papan dari suatu bahan baku tertentu, semakin tinggi kekuatannya , namun sifat-sifat papan lain seperti kestabilan dimensi mungkin terpengaruh jelek oleh naiknya kerapatan Haygreen dan Bowyer, 1989. Universitas Sumatera Utara Penggunaan papan partikel sangat luas. Pada sejumlah pemakaian, papan partikel digunakan sebagai pilihan lain terhadap kayu lapis. Umumnya papan partikel dapat bersaing secara lebih efektif atas dasar kekuatannya daripada atas ketegarannya Haygreen dan Bowyer, 1989. Papan partikel yang umum diproduksi adalah yang berkerapatan sedang, sebab memberikan hasil yang optimum ditinjau dari segi mekanis, pemakaian perekat dan aspek ekonomi lainnya. Djalal, 1984.

2.6. Perekat