40 gugus OH berkurang menjadi 3329,99
cm-1
. Puncak 1728,22 cm
-1
yang menunjukkan gugus C=O berkurang menjadi 1604 cm
-1
yang menunjukkan gugus C=C. Hal ini menunjukkan bahwa adanya pengaruh perlakuan alkali terhadap
berkurangnya kandungan alami serat seperti hemiselulosa dan lignin Tujuan dari proses alkalisasi adalah mengurangi komponen penyusun serat yang kurang
efektif dalam menentukan kekuatan antarmuka yaitu hemiselulosa, lignin atau pektin. Dengan berkurangnya hemiselulosa, lignin atau pektin, wetability serat
oleh matriks akan semakin baik, sehingga kekuatan antarmukapun akan meningkat. Selain itu, pengurangan hemiselulosa, lignin atau pektin, akan
meningkatkan kekasaran permukaan yang menghasilkan mechanical interlocking yang lebih baik [15].
4.1.3 Karakteristik FT-IR Epoksi Berpengisi Ampas Tebu
5000 4000
3000 2000
1000 50
100 150
T ra
nsmi ta
si
Panjang Gelombang cm
-1
Epoksi Serat Ampas Tebu
Epoksi + Serat Ampas Tebu
Keterangan [18] :
Frekuensi Vibrasi cm
-1
Ikatan Yang Menyerap IR 3100-3000
Regang C-H 2130-2100
Regang - ζ≡C
1840-1800 Regang C=O
Gambar 4.6 Karakteristik FT-IR Komposit Epoksi Berpengisi Serat Ampas Tebu
Universitas Sumatera Utara
41 Dari Gambar 4.6 menunjukkan hasil FT-IR terhadap komposit epoksi
berpengisi serat ampas tebu. Gugus epoksi pada FTIR ini di tunjukkan oleh bilangan gelombang 1882,52 cm
-1
yang menunjukkan gugus C=O. Senyawa amina pada karakteristik FTIR ini ditunjukkan oleh bilangan gelombang 2067,69
cm
-1
yang menunjukkan adanya gugus - ζ≡C yang merupakan amina tersier.
Sedangkan bilangan 2970,38 cm
-1
menunjukkan gugus C-H. Dari hasil FTIR diatas menunjukkan tidak adanya bilangan gelombang yang baru dibandingkan
dengan karakteristik FTIR epoksi murni dan serat ampas tebu. Hal ini menunjukkan tidak terdapat reaksi kimia baru pada komposit partikel yang
dihasilkan.
4.2 PENGARUH KOMPOSISI DAN PERLAKUAN ALKALI TERHADAP KEKUATAN TARIK TENSILE STRENGTH KOMPOSIT PARTIKEL
EPOKSI BERPENGISI SERAT AMPAS TEBU Gambar 4.7 menunjukkan pengaruh komposisi matriks resin epoksi dan
pengisi serat ampas tebu vv serta pengaruh perlakuan alkali terhadap kekuatan
tarik dari komposit epoksi yang dihasilkan.
Gambar 4.7 Pengaruh Perbandingan Komposisi dan Perlakuan Alkali Terhadap Kekuatan Tarik Komposit
Dari Gambar 4.7 dapat dilihat bahwa kekuatan tarik dari papan komposit epoksi berpengisi ampas tebu memiliki nilai maksimum diperoleh pada komposisi
70:30 dan 2 alkali sebesar 23,26 MPa dan nilai minimum diperoleh pada
Konsentrasi NaOH
Universitas Sumatera Utara
42 komposisi 50:50 dan 3 alkali 15,16 MPa. Nilai maksimum yang diperoleh pada
rasio 70:30 disebabkan oleh gugus hidroksi dalam lignin dari ampas tebu mengalami ikatan crosslink dengan ikatan hidroksi dari epoksi dan meningkatkan
fleksibilitas dari struktur utama epoksi [22]. Penambahan rasio pengisi dalam komposit epoksi menurunkan kekuatan tarik dari komposit. Hal ini disebabkan
karena jumlah serat sebagai pengisi semakin banyak, sedangkan jumlah matriks semakin menurun, sehingga resin epoksi sebagai matriks tidak dapat membahasi
seluruh permukaan serat sehingga akan memicu pembentukan fraksi kosong void didalam struktur komposit.
Perlakuan alkali NaOH pada penelitian ini bertujuan melarutkan lapisan yang menyerupai lilin di permukaan serat, seperti lignin, hemiselulosa, dan
kotoran lainnya. Dengan hilangnya lapisan lilin ini maka ikatan antara serat dan matrik menjadi lebih kuat, sehingga kekuatan tarik komposit menjadi lebih tinggi
[23]. Penurunan kekuatan tarik tensile strength terjadi pada konsentrasi NaOH 3 pada fraksi volume 70:30 dan 60:40, serta pada 3 pada fraksi volume 50:50.
Hal ini disebabkan perlakuan alkali yang semakin besar, menyebabkan hemiselulosa, lignin, dan pektin hilang maka kekuatan serat alam akan menurun
karena kumpulan microfibril penyusun serat yang disatukan oleh lignin dan pektin akan terpisah, sehingga serat hanya berupa serat-serat halus yang terpisah satu
sama lain. Besarnya tegangan dan regangan yang mampu ditahan oleh komposit menjadi menurun.
Hasil penelitian ini sesuai dengan hasil penelitian [8], dimana kekuatan tarik meningkat dengan perlakuan alkali. Nilai kekuatan tarik dari komposit
epoksi-gnetom gnemon dengan perlakuan tanpa alkali sebesar 59,126 MPa, sedangkan nilai kekuatan tarik dengan perlakuan alkali selama 3 jam sebesar
75,792 MPa.
Universitas Sumatera Utara
43
4.3 PENGARUH KOMPOSISI DAN PERLAKUAN ALKALI TERHADAP SIFAT PEMANJANGAN PADA SAAT PUTUS ELONGATION AT
BREAK KOMPOSIT EPOKSI BERPENGISI SERAT AMPAS TEBU
Gambar 4.8 menunjukkan pengaruh komposisi matriks resin epoksi dan pengisi serat ampas tebu vv serta pengaruh perlakuan alkali terhadap
kpemanjangan saat putus dari komposit epoksi yang dihasilkan.
Gambar 4.8 Pengaruh Komposisi Dan Perlakuan Alkali Terhadap Sifat Pemanjangan Pada Saat Putus Elongation At Break Komposit Epoksi Berpengisi
Serat Ampas Tebu Hasil pengujian komposit menunjukkan bahwa pemanjangan pada saat
putus menurun dengan meningkatnya kandungan bahan pengisi serat ampas tebu. Pemanjangan pada saat putus yang terendah diperoleh pada komposisi 50:50 dan
3 alkali, yaitu sebesar 5,237 sedangkan yang tertinggi diperoleh pada komposisi 70:30 dan 2 alkali yaitu sebesar 8,965. Hal ini menunjukkan bahwa
semakin bertambahnya bahan pengisi akan mengakibatkan bahan komposit menjadi lebih kaku. Penurunan nilai pemanjangan pada saat putus menunjukkan
kemampuan bahan pengisi untuk menyokong perpindahan tegangan stress dari bahan polimer ke matriks menjadi berkurang [23]. Penurunan pemanjangan saat
putus dikarenakan sifat dasar serat alam dalam hal ini ampas tebu memiliki kekakuan yang tinggi, sehingga akan mengurangi deformabilitas dari bahan
Konsentrasi NaOH
Universitas Sumatera Utara
44 matriks pada komposit. Penurunan deformabilitas ini terjadi pada daerah antarfasa
komposit, karena semakin besar jumlah pengisi maka semakin besar jumlah antar fasa yang terbentuk. Pada komposit yang diperkuat serat ampas tebu tanpa
perlakuan, kegagalan didominasi oleh lepasnya ikatan antara serat dengan matrik yang diakibatkan oleh tegangan geser di permukaan serat. Kegagalan tersebut
didominasi oleh lepasnya ikatan serat dan matrik. Jenis kegagalan ini sering disebut dengan istilah
”fiber pull out”. Pada kondisi kegagalan ini, matrik dan serat sebenarnya masih mampu menahan beban dan meregang yang lebih besar.
Namun, berhubung ikatan antara serat dan matrik gagal, maka komposit pun mengalami kegagalan lebih awal. Besarnya regangan dan tegangan ketika gagal
juga menjadi lebih rendah. Dengan memberikan perlakuan NaOH serat, maka ikatan antara serat dan matrik menjadi lebih kuat sehingga kegagalan dapat terjadi
secara bersama-sama. Besarnya tegangan dan regangan yang terjadi akan mengalami peningkatan [24].
Hasil penelitian ini sesuai dengan penelitian [26], dimana dengan penambahan pengisi mengakibatkan penurunan nilai pemanjangan saat putus.
Pada Komposit poliester-tempurung kelapa nilai pemanjangan saat putus dengan pengisi 15 sebesar 3,3, sedangkan pada jumlah pengisi 30 nilai
pemanjangan saat putus menurun hingga 2,8.
Universitas Sumatera Utara
45
4.4 PENGARUH KOMPOSISI DAN PERLAKUAN ALKALI TERHADAP SIFAT MODULUS ELASTISITAS TENSILE MODULUS KOMPOSIT
EPOKSI BERPENGISI SERAT AMPAS TEBU
Gambar 4.9 menunjukkan pengaruh komposisi matriks resin epoksi dan pengisi serat ampas tebu vv serta pengaruh perlakuan alkali terhadap modulus
elastisitas dari komposit epoksi yang dihasilkan.
Gambar 4.9 Pengaruh Komposisi Dan Perlakuan Alkali Terhadap Sifat Modulus Elastisitas Tensile Modulus Komposit Epoksi Berpengisi Serat Ampas Tebu
Hasil pengujian komposit menunjukkan bahwa nilai modulus elastisitas meningkat dengan meningkatnya kandungan bahan pengisi serat ampas tebu.
Modulus elastisitas yang terendah diperoleh pada komposisi 70:30 dan 0 alkali, yaitu sebesar 0,184 GPa, sedangkan yang tertinggi diperoleh pada komposisi
50:50 dan 2 alkali yaitu sebesar 0,236 GPa. Hal ini menunjukkan bahwa semakin bertambahnya bahan pengisi akan mengakibatkan bahan komposit
menjadi lebih elastis. Peningkatan nilai modulus elastisitas ini menunjukkan kemampuan bahan pengisi untuk menyokong perpindahan tegangan stress dari
bahan polimer ke matriks menjadi meningkat [25]. Hal ini dikarenakan dengan komposisi serat yang lebih besar membuat fibrilasi lebih baik, diakibatkan oleh
lebih banyak serat pada saat inisiasi patahan [7].
Konsentrasi NaOH
Universitas Sumatera Utara
46 Hasil pengujian juga menunjukkan peningkatan nilai modulus elastisitas dengan
meningkatnya konsentrasi perlakuan alkali. Perlakuan NaOH ini bertujuan untuk melarutkan lapisan yang menyerupai lilin di permukaan serat seperti lignin,
hemiselulosa, dan kotoran lainnya. Dengan hilangnya lapisan lilin ini maka ikatan antara serat dan matrik menjadi lebih kuat, sehingga kekuatan tarik komposit
menjadi lebih tinggi [25]. Penurunan pemanjangan saat putus terjadi pada konsentrasi NaOH 3. Hal ini disebabkan perlakuan alkali yang semakin besar,
menyebabkan hemiselulosa, lignin, dan pektin hilang maka kekuatan serat alam akan menurun karena kumpulan microfibril penyusun serat yang disatukan oleh
lignin dan pektin akan terpisah, sehingga serat hanya berupa serat-serat halus yang terpisah satu sama lain. Besarnya tegangan dan regangan yang mampu ditahan
oleh komposit menjadi menurun [24]. Hasil ini sesuai dengan penelitian [23] yang menunjukkan peningkatan
nilai modulus elastisitas dengan adanya perlakuan alkali. Pada penelitian ini nilai modulus elastisitas pada perlakuan tanpa alkali sebesar 39,179 GPa, sedangkan
nilai modulus elastisitas dengan perlakuan alkali selama 6 jam meningkat menjadi 48,166 GPa.
4.5 PENGARUH KOMPOSISI DAN PERLAKUAN ALKALI TERHADAP KEKUATAN LENTUR FLEXURAL STRENGTH KOMPOSIT EPOKSI
BERPENGISI SERAT AMPAS TEBU
Gambar 4.10 menunjukkan pengaruh perbandingan komposisi matriks resin epoksi dan pengisi serat ampas tebu vv serta pengaruh perlakuan alkali
terhadap kekuatan lentur dari komposit partikel epoksi yang dihasilkan.
Universitas Sumatera Utara
47 Gambar 4.10 Pengaruh Perbandingan Komposisi dan Perlakuan Alkali
Terhadap Kekuatan Lentur Komposit Dari Gambar 4.10 diatas menunjukkan bahwa kekuatan lentur memiliki
nilai maksimum diperoleh pada komposisi 70:30 dan 2 alkali sebesar 50,17 MPa dan nilai minimum diperoleh pada komposisi 50:50 dan 3 alkali 28,49
MPa. Nilai kekuatan lentur maksimum komposit berpengisi ampas tebu berada di atas kekuatan lentur epoksi murni, yaitu sebesar 46,15 MPa. Peningkatan sifat-
sifat mekanis pada komposit berpenguat serat yang mengalami perlakuan alkali pada permukaan serat menunjukkan fakta bahwa terjadi perbaikan karakteristik
perekatan adhesion permukaan serat oleh perbaikan cacat alami dan topografi permukaan serat menjadi kasar. Selain itu pengaruh pelakuan kimia dan
perebusan pada serat juga dapat membersihkan dan mengubah topografi permukaan serat, meningkatkan kekerasan permukaan serat sehingga dapat
meningkatkan daya ikat interfacial antara serat ampas tebu dengan matriksresin epoksi. Perubahan topografi permukaan serat yang kasar tersebut akan
menghasilkan mechanical interlocking yang lebih baik dengan matrik [8]. Hasil penelitian ini sesuai dengan hasil penelitian [8], dimana kekuatan
lentur meningkat dengan perlakuan alkali. Nilai kekuatan lentur dari komposit epoksi-gnetom gnemon dengan perlakuan tanpa alkali sebesar 58,56 MPa,
sedangkan nilai kekuatan tarik dengan perlakuan alkali selama 3 jam sebesar 78,371 MPa.
Konsentrasi NaOH
Universitas Sumatera Utara
48
4.6 PENGARUH KOMPOSISI DAN PERLAKUAN ALKALI TERHADAP KEKUATAN
