Pengaruh Panjang Serat Terhadap Sifat Mekanik dan Fisik Komposit Polipropilena-Polipropilena Tergrafting Maleat Anhidrat-Serat Daun Nenas Yang Telah Dialkalisasi

Lampiran 1

Perhitungan

1.1. Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik dihitung dengan menggunakan rumus :

Dimana :

σ = kekuatan tarik (Mpa)

F = beban tarik (N) A = luas penampang (m2)

Dan,

A= tebal x lebar spesimen = 2 mm x 6mm

= 12 mm2

Satuan tegangan dari kg/mm2 diubah menjadi N/m2 dimana, 1 kgf= 9,81 N/m2 Contoh :

Kekuatan tarik untuk PP:PP-g-MA:Serat (8:1:1) F = 42,29 kgf/mm2

= 414,86 N/m2

A = 12 mm2 x 10-6 = 12 x 10-6 m2 Maka nilai kekuatan tariknya :

= , N/m

× ˉ6_m

=

34,57 x 10 -6 N/m2 = 34,57 Mpa

A F





A F



1.2. Kemuluran

Kemuluran dihitung berdasarkan rumus :

� =� − �ₒ_� × %

Dimana :

ε = kemuluran (%)

l1 = panjang setelah dibebani (mm)

l0 = panjang sebelum dibebani (mm)

dan Δl = l1 - lo = stroke

lo = 50 mm

Contoh :

Kemuluran dari PP:PP-g-MA:Serat (8:1:1) Stroke = 2,071

ε = ∆_ₒ � %

= , � % = , %

1.3 Kerapatan

Kerapatan dihitung berdasarkan rumus : � =

�

dimana :

ρ = kerapatan (gr/cm3

)

m = berat contoh uji kering (gr) v = volume contoh uji kering (cm3)

contoh :

Kerapatan dari PP:PP-g-MA:Serat (8:1:1) m = 0,76 gr

v = 0,8 cm3

� = _� = , �

, �

=

0,95 gr/cm 3

1.4. Daya Serap Air

Daya serap air dihitungberdasarkan rumus

�� = − � % dimana :

DSA = Daya serap air (%)

B1 = berat contoh uji sebelum perendaman (gr)

B2 = berat contoh uji setelah perendaman (gr)

contoh :

Daya serap air PP:PP-g-MA:serat (8:1:1)

�� = − � %

= , − ,

,

= , %

1.5. Derajat Grafting

Untuk mencari bilangan asam :

Bilangan Asam = � � ×� � � � � � × ,

� � −�−�

% Derajat Grafting = � � �� � ×

Lampiran 2

Hasil Spektrum FT-IR

Lampiran 3

Gambar Penelitian

Alat Refluks Internal mixer

Oven Hot Compressor

Daun Nenas Daun nenas setelah perendaman dalam air selama 2 minggu

DAFTAR PUSTAKA

Al-kanbashi. A dan Al-kaabi. K. 2005. Date Palm Fiber As Polymeric matrix Reinforcement : Fiber Characterization. 26 (4). Hal 486-497

Allen. S. N. 1983. Degradation and Stabilization Of Polyolefins. New York : Applied Science Publisher

American Standard of Testing and Materials-ASTM International (2003). Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics. United State, ASTM 638-03.

Bark. L. S. 1982. Analysis Of Polymer Systems. London : Applied Science Publisher Ltd

Bhatnagar. Dr. M.S. 2001. A Text Book of Polymers (Chemistry and Technology of Polymers) : (Processing and Applications).Volume II. New Delhi : S .Chand and Company Ltd

Billmeyer. F. W. 1984. Text Book of Polymer Science. Third Edition. New York : John Willey and sons.

Cook. J. G. 1964. Your Guide to Plastics. Great britain : The English Languange Book Society and Merrow Publishing, Co. Ltd

Cowd. M. A. 1991. Kimia Polimer. Bandung : ITB

Dieter. G. E. 1987. Metalurgi Mekanik. Edisi Ketiga. Jilid I. Jakarta : Erlangga Eriningsih. R, Mutia. T, Judawisastra. H. 2011. Komposit Sunvisor Tahan Api

dari Bahan Baku Serat Nenas. 5(2)

Faisal. Z. H., Amri. F., Tahir. 2010. Effect Of Maleic Anhydride Polypropilene On The Properties Of coconut Shell Filled Thermoplastic Elastromic Olefin Composites. Indo. J. Chem. 10(2). Hal 156-161

Hee-Soo Kim, Byoung-Hee Loo, Seung-Woo Choi, Sumn Kim, Hyun-Joong Kim. 2007. The Effect Of Types Of Maleic Anhhydryde-Grafted Polypropylene (MAPP) On The Interfacial Adhesion Properties Of Bio-Flour Filled Polypropylene Composites.Composites : Part A.38. hal 1473-1482

Indarti. D. 2013. Informasi Komoditas Hortikultura. Jakarta : Pusat Data dan Sistem Informasi Pertanian. Hal 1-4

Jamasri, Diharjo. K, Handiko. G. W. 2006. Studi Perlakuan Alkali dan Tebal Core Terhadap Sifat Bending Komposit Sandwich Berpengeuat Serat Sawit dengan Core Kayu Sawit. Jurnal Sains Materi Indonesia 18(1)

John. J. M. dan Anandjwala. R. D. 2008. Recent Developments In Chemical Modification and Characterization Of Natural Fiber. Reinforced

Composites. Hal 187

Jones. P. M. 1975. Mechanic Of Composite Material. Dallas : Institute Of Technology. Southern Methodist University, McGraw-Hill

Kroschwitz. J. I. 1990. Concise Encyclopedia of Polymer Science and enginerring. New York : John Willey and Sons

Malkapuram, R. Kumar, V. Negi, S. Y. 2009. Recent Development in Natural Rubber Fiber Reinforced Polypropilene Composite. 28 (10). Hal 1173 Maryanti. B., Sonief. A. A., Wahyudi. S. 2011. Pengaruh Alkalisasi Komposit

Serat Kelapa-Poliester Terhadap Kekuatan Tarik. Jurnal Rekayasa

Mesin.2(2). Hal 123-129

Munirah. M. 2007. Characterization and Treatments of Pineapple Leaf Fibre Thermoplastic Composite for Construction Application. Malaysia : Universitas Teknologi Malaysia.

Prasetyawan, D . 2009. Sifat Fisis dan Mekanis dari Serabut Kelapa (cocopeat) dengan Plastik Polietthylene. [Skripsi]. Bogor : Institut Pertanian Bogor Rahman. M. B. D., Kamiel. B. P. 2011. Pengaruh Fraksi Volume serat Terhadap

Sifat-sifat Tarik Komposit Diperkuat Unidirectional serat tebu dengan Matrik Poliester. 14(2)

Schwartz, M. M. 1984. Composite Materials Handbook. New York : McGraw-Hill Book

Setyawan. P. D, Sari. N. H, Putra. D. G. P. 2011. Pengaruh Orientasi dan Fraksi Volume Serat Daun Nenas ( Ananas Comosus) Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Polyester Tak Jenuh (UP)

Setyawati, D., Yusuf S. H., Massijaya, M.Y., Nugroho, N. 2006. Kualitas Papan Komposit berlapis Finir dari Serabut Kelapa dan Plastik Polietilena Daur Ulang : Variasi ukuran Partikel Serabut Kelapa. Jurnal Peremial. 2 (2) : 5-11

Shinoj. S, Visvanathan. R, Panighari. S. 2010. Towards Industrial Utilization of Oil Palm Fibre : Physical and Dielectric Characterization of Linear Low Density Polyethylene Composites and Comparison with other Fibres Sources

Steven. M. P. 2001 .Kimia Polimer. Cetakan Pertama. Jakarta : Pradnya Paramitha

Uma. L. D., Bhagawan. S. S., Thomas. S. 2010.Dynamic Mechanical Analysis Of PineappleLeaf/Glass Hybrid Fiber Reinforced Polyester Composites. 31(6). Hal 956-965

Wicaksono, Arif, 2006, Karakterisasi KekuatanBending Komposit Berpenguat Kombinasi Serat Kenaf Acak dan Anyam, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik UniversitasNegeri Malang, Malang

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Alat dan Bahan 3.1.1. Alat

- Neraca analitis Tettler Toledo

- Botol akuades - Statif dan klem

- Internal mixer Heles CR-52

- Kertas saring no.42 Whatman

- Labu alas 500 ml Pyrex

- Magnetik stirer - Alat pemanas stirer

- Oven Memmet

- Alumminium foil

- Pompa vakum Welch Duo-seal

- Lempengan besi

- Alat uji tarik autograph Shimadzu

electronik System

3.1.2. Bahan

- Propilena (PP) Aqua

- Daun nanas

- Benzoil peroksida (BPO) p. a Merck

- Maleat Anhidrat p. a Merck

- Akuades

- Xylen Teknis

- Aseton p. a Merck

- Kalium Hidroksida (KOH) p. a Merck

- Indikator Phenolftalein p. a Merck

3.2.Prosedur Penelitian

3.2.1. Pengambilan Serat Nenas

Diambil daun nenas yang berukuran panjang dan tidak terlalu tua. Selanjutnya daun nenas direndam dalam air selama 2 minggu. Serat nenas diambil, dan kemudian dikeringkan pada suhu kamar selama 1 hari.

Proses alkalisasi serat nenas, serat nenas yang telah diambil direndam dalam larutan NaOH 5% selama 1 jam kemudian dibilas dengan aquadest, dikeringkan pada suhu kamar kemudian dipotong dengan ukuran 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, dan 5 cm.

3.2.2. Proses Grafting Maleat Anhidrat kedalam Polipropilena

Dimasukkan polipropilena dan maleat anhidrat kedalam internal mixer dengan suhu 160oC, dibiarkan hingga melebur. Selanjutnya ditambahkan BPO kedalam internal mixer lalu diputar kembali selama 5 menit. Dikeluarkan dan didinginkan endapan yang diperoleh.

3.2.3. Pemurnian PP-g-MA

Polipropilena tergrafting MA yang diperoleh ditimbang sebanyak 15 gram kemudian direfluks dengan 100 ml xylen hingga larut. Endapan yang dapat larut dalam xylen panas diendapkan dengan cara penambahan 75 ml aseton. Endapan yang diperoleh disaring dengan kertas saring Whatman no.42 yang terhubung dengan pompa vakum dan dicuci dengan metanol berulang kali yang bertujuan untuk melarutkan asam-asam sisa reaksi. Dikeringkan spesimen yang diperoleh dalam oven pada suhu 120oC selama 6 jam. Ditimbang endapan yang diperoleh.

3.2.4. Menghitung Derajat Grafting

Direfluks PP-g-MA yang telah dimurnikan dengan 100 ml xylen hingga larut. Ditambahkan 1 tetes air kemudian direfluks kembali selama 15 menit. Ditambahkan 3 tetes indikator fenolftalein 1% kemudian dititrasi dengan KOH 0,05 N dalam keadaan panas. Titrasi dihentikan bila terjadi perubahan warna menjadi merah lembayung dan dicatat volume KOH 0,05 N yang terpakai.

3.2.5. Uji Spektroskopi FTIR

Spesimen dijepit pada tempat sampel kemudian diletakkan pada alat ke arah sinar infra merah. Hasilnya akan direkam kedalam kertas berskala aluran kurva bilangan gelombang terhadap intensitas sinar berupa grafik spektrum. Dalam hal ini spesimen yang dianalisa adalah polipropilenadan PP-g-MA.

3.2.6. Proses Pembuatan Komposit PP/PP-g-MA/Serat Nenas

Ditimbang berat PP, PP-g-MA dan serat nenas dengan perbandingan sebagai berikut :

a. PP : PP-g-MA : serat nenas (8 : 1 : 1) gr b. PP : PP-g-MA : serat nenas (7 : 2 : 1) gr c. PP : PP-g-MA : serat nenas (6 : 3 : 1) gr d. PP : PP-g-MA : serat nenas (5 : 4 : 1) gr b. PP : PP-g-MA : serat nenas (4 : 5 : 1) gr

Wo

Wc T

G L R

D Lo W

Spesimen uji berdasarkan ASTM D638

3.2.7. Uji Tarik

Pengujian kekuatan tarik dilakukan dengan menggunakan alat uji tarik autograph terhadap tiap spesimen, dengan kecepatan tarik 50 mm/menit dan beban maksimum 100 kgf. Mula-mula dihidupkan alat Torsee Electronic System dan dibiarkan selama 1 jam. Spesimen dijepit menggunakan griff pada alat tersebut, kemudian diatur tegangan, regangan dan satuannya. Tekan tombol start untuk memulai uji pada spesimen sampai putus. Catat nilai load (tegangan) dan stroke (regangan) bila sampel sudah putus. Dilakukan perlakuan yang sama untuk tiap sampel. Dari data load (tegangan) dan stroke (regangan) yang diperoleh dapat dihitung besar kekuatan tarik dan kemuluran dari masing-masing spesimen.

3.2.8. Uji Kerapatan

Uji kerapatan dilakukan dengan cara menngukur berat dan volume kering dari komposit. Komposit diukur 2 x 2 cm kemudian ditimbang beratnya dan diukur kerapatannya berdasarkan rumus :

ρ =

m

v

Keterangan :

ρ = kerapatan (gr/cm3

)

m = berat contoh uji kering (gr) v = volume contoh uji kering (cm3)

3.2.9. Uji Daya Serap Air

Uji daya serap air dilakukan dengan menimbang berat awal dan berat akhir dari papan komposit setelah direndam didalam air selama 2 jam dan 24 jam. Papan komposit dipotong dengan ukuran 2 x 2 cm. Daya serap air dihitung berdasarkan rumus :

DSA = B − B_B x %

Keterangan :

DSA = Daya serap air (%)

B1 = berat contoh uji sebelum perendaman (gr)

3.3. Bagan Penelitian

3.3.1 Proses Grafting PP dengan Maleat Anhidrat

Dicampur dengan 1,5 g maleat anhidrat

Dimasukkan kedalam alat internal mixer dengan suhu 160oC Diputar sampai melebur

Ditambahkan 1 g BPO Diputar selama 5 menit Dikeluarkan

Didinginkan Ditimbang

47,5 g PP bekas

3.3.2 Proses Pemurnian PP-g-MA

Ditimbang sebanyak 15 g Ditambahkan 100 ml xylen Direfluks pada suhu 160oC Diambil endapan yang tidak larut

Ditambahkan 150 ml aseton Dikeringkan

hingga terbentuk endapan Ditimbang

Disaring dengan kertas saring yang ter hubung dengan pompa vakum

Dikeringkan didalam oven pada suhu 120oC selama 6 jam

PP-g-MA

Filtrat Endapan tidak larut

Fraksi gel

Endapan PP-g-MA basah Filtrat

3.3.3. Menghitung Derajat Grafting

Ditimbang sebanyak 1 gr

Direfluks dengan 100 ml xylen hingga larut Ditambahkan 1 tetes air

Direfluks kembali selama 15 menit Ditambahkan 3 tetes indikator PP 1%

Dititrasi dengan KOH 0,05 N dalam keadaan panas

Dihentikan titrasi saat terjadi perubahan warna menjadi merah jingga

Dicatat volume KOH yang terpakai

3.3.4. Proses Analisis FT-IR

Dijepit pada tempat sampel

Diletakkan kearah sinar infra merah Direkam spektrum dengan FT-IR PP-g-MA sesudah pemurnian

Hasil

Endapan PP-g-MA kering murni

3.3.5. Proses Persiapan Serat Daun Nenas

Direndam dalam air hingga 2 minggu

Diambil serat nenasnya dikeringkan tanpa sinar matahari

3.3.6. Proses Alkalisasi Serat Nenas

Direndam dalam larutan NaOH 5% selama 1 jam Dibilas dengan aquadest

Dikeringkan tanpa sinar matahari

Dipotong serat dengan panjang ±1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm Daun nenas

Serat nenas

Serat Nenas

Serat nenas yang telah dialkalisasi

3.3.7 Proses pencampuran PP/PP-g-MA/Serat Nenas

Dituang kedalam cetak

Disusun serat nenas searah dengan cetakan

Ditekan pada suhu 170oC

Dikarakterisasi

PP-g-MA

Uji tarik dan kemuluran

Uji kerapatan Spesimen

Uji daya serap air PP

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pembuatan PP-g-MA

Perbandingan pencampuran polipropilena, benzoil peroksida, maleat anhidrat yang digunakan adalah 95% : 3% : 2%.

Tabel 4.1.1 Data Hasil Pencampuran Bahan Polimer Polipropilena

(%)

Maleat Anhidrat

(%)

Benzoil Peroksida

(%)

Berat Endapan

(gr)

Volume KOH 0,05

N (ml)

Derajat Grafting

(%)

95 3 2 1 2,26 5,53

Derajat grafting dari PP-g-MA yang dihasilkan sebesar 5,53%. Dimana semakin besar derajat grafting dari suatu bahan polimer menunjukkan semakin banyak persentase monomer yang tergrafting pada rantai utama.

4.2. Analisa FT-IR PP-g-MA

Analisa FT-IR digunakan untuk melihat perubahan gugus fungsi dari polipropilena, dan polipropilena yang telah tergrafting dengan maleat anhidrat. Dimana bilangan gelombang polipropilena yaitu :

Tabel 4.2.1 Bilangan Gelombang FT-IR Polipropilena

Sampel Bilangan Gelombang (cm-1) Gugus Fungsi

Polipropilena 2924,09 CH

1373,32 CH3

1458,18 CH2

Bilangan gelombang PP-g-MA setelah pemurnian yaitu

Tabel 4.2.2. Bilangan Gelombang PP-g-MA setelah pemurnian Sampel Bilangan Gelombang (cm-1) Gugus Fungsi

PP-g-MA 2954,95 CH

1712,79 C=O

1458,18 CH2

1373,32 CH3

1165,00 C-O

Dari spektra FT-IR menunjukkan telah terjadi reaksi grafting antara maleat anhidrat dengan polipropilena. Hal ini ditunjukkan dengan adanya serapan khas pada bilangan gelombang 1712,79 cm-1 yang merupakan serapan C=O dari maleat anhidrat dan adanya serapan gugus C-O pada bilangan gelombang 1165,00 cm-1.

4.3. Analisa Kekuatan Tarik dan Kemuluran Komposit PP/PP-g-MA/Serat Nenas

Pengujian kekuatan tarik dilakukan untuk mengetahui sifat mekanik dari papan komposit seperti kekuatan tarik dan regangannya. Pada penelitian ini pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan PP, PP-g-MA dan serat terhadap kekuatan tarik papan komposit yang dihasilkan. Dimana serat yang

digunakan adalah serat pendek dan penyusunan serat dilakukan searah dengan panjang cetakan.

4.3.1. Uji Tarik dengan Variasi Berat PP dan PP-g-MA

Variasi perbandingan komposit yang digunakan adalah : 1. Polipropilena murni (10) g

2. Polipropilena : serat (9 : 1) g

3. Polipropilena : PP-g-MA : serat (8 : 1 : 1) g 4. Polipropilena : PP-g-MA : serat (7 : 2 : 1) g 5. Polipropilena : PP-g-MA : serat (6 : 3 : 1) g 6. Polipropilena : PP-g-MA : serat (5 : 4 : 1) g 7. Polipropilena : PP-g-MA : serat (4 : 5 : 1) g

Dengan variasi PP : PP-g-MA : serat tersebut kekuatan tarik dan kemuluran yang dihasilkan sebagai berikut :

Tabel 4.3.1.1. Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemuluran Komposit PP/PP-g-MA/Serat Nenas

No. Sampel Load Stroke Uji Tarik

(Mpa)

Kemuluran (%)

1. Propilena murni (10) g 39,98 2,69 32,65 5,40

2. PP:Serat (9:1) g 41,41 2,023 33,85 4,00

3. PP:PP-g-MA:serat (8:1:1) g 42,29 2,071 34,57 4,15 4. PP:PP-g-MA:serat (7:2:1) g 36,71 1,359 30,01 2,70 5. PP:PP-g-MA:serat (6:3:1) g 33,59 1,485 27,46 2,96 6. PP:PP-g-MA:serat (5:4:1) g 32,91 1,277 26,90 2,60 7. PP:PP-g-MA:serat (4:5:1) g 20,75 1,039 16,95 2,10

Grafik hubungan antara variasi PP/PP-g-MA/serat nenas dengan kekuatan tarik ditunjukkan oleh grafik berikut :

Gambar 4.3.1.1. Grafik KekuatanTarik (Mpa) dari Komposit PP/PP-g-MA/Serat nenas

Keterangan :

1. Propilena (10) 2. PP : serat (9:1)

3. PP : PP-g-MA : Serat (8:1:1) 4. PP : PP-g-MA : Serat (7:2:1) 5. PP : PP-g-MA : Serat (6:3:1) 6. PP : PP-g-MA : Serat (5:4:1) 7. PP : PP-g-MA : Serat (4:5:1)

Dari grafik 4.3.1 terlihat bahwa perbandingan PP/PP-g-MA/Serat nenas (8:1:1) memiliki kekuatan tarik yang paling besar yaitu sebesar 34,57 Mpa dan kekuatan tarik yang paling rendah dengan perbandingan 4:5:1 yaitu sebesar 16,95 Mpa. Dari hasil kekuatan tarik tersebut terlihat bahwa semakin sedikit penambahan PP menurunkan kekuatan tarik dari papan komposit tersebut.

0 5 10 15 20 25 30 35

1 2 3 4 5 6 7

32.65 33.85 34.57

30.01

27.46 _26.9

16.95 Uj i Tar ik (M p a) variasi Komposisi

Penurunan kekuatan tarik ini disebabkan volume PP yang mempunyai kekuatan yang lebih besar dibandingkan PP-g-MA semakin berkurang dan penambahan volume PP-g-MA yang semakin banyak tidak meningkatkan ikatan antara PP dan serat nenas. Hal ini disebabkan karena PP-g-MA tidak dapat bercampur sempurna atau tidak homogen karena proses pencampuran PP dan PP-g-MA yang dilakukan secara manual. Faktor lain yang menyebabkan menurunnya kekuatan tarik komposit disebabkan karena penyebaran serat yang tidak merata di dalam komposit yang menyebabkan adanya daerah kosong pada komposit. Daerah kosong tersebut menyebabkan kekuatan tarik dari komposit semakin menurun.

Dibawah ini grafik hubungan antara variasi PP/PP-g-MA/serat terhadap kemuluran dari komposit :

Gambar 4.3.1.2. Grafik Kemuluran (%) dari Komposit PP/PP-g-MA/Serat nenas Keterangan :

1. Propilena (10) 0 1 2 3 4 5 6

1 2 3 4 5 6 7

5.4

4 4.15

2.7 2.96 _2.6

2.1 K e m u lu ran (% ) Variasi Komposisi

7. PP : PP-g-MA : Serat (4:5:1)

Dari grafik 4.3.2 terlihat bahwa kemuluran yang paling besar diperoleh dengan perbandingan PP/PP-g-MA/Serat nenas (8:1:1) yaitu sebesar 4,15 % dan kemuluran yang paling rendah diperoleh dengan perbandingan 4:1:1 yaitu sebesar 2,1 %.

4.3.2. Uji Tarik dengan Variasi Panjang Serat

Pada variasi panjang serat berat PP dan PP-g-MA yang digunakan adalah variasi yang memiliki kekuatan tarik maksimum dari variasi berat PP dan PP-g-MA yang pertama. Kekuatan tarik yang paling maksimum dihasilkan dengan variasi berat 8:1:1. Kemudian dengan perbandingan 8:1:1 akan dilanjutkan dengan variasi panjang serat ± 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, dan 5 cm. Dimana cara penyusunan letak serat dilakukan searah cetakan. Data kekuatan tarik yang dihasilkan adalah sebagai berikut :

Tabel 4.3.2.1. Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemuluran Dengan Variasi Panjang Serat

No. Panjang Serat (cm) Load Stroke Uji Tarik (Mpa)

Kemuluran (%)

1. 1 42,29 2,071 34,55 4,15

2. 2 42,81 1,92 35,00 3,85

3. 3 45,23 2,58 36,98 5,15

4. 4 26,23 3,65 29,7 7,2

5. 5 29,73 1,75 24,3 3,5

Dibawah ini grafik hubungan variasi panjang serat dengan kekuatan tariknya:

Gambar 4.3.2.1. Grafik Hubungan Panjang Serat Dengan Kekuatan Tarik

Dari grafik 4.3.2.1 terlihat bahwa kekuatan tarik yang paling besar dimiliki dengan panjang serat 3 cm yaitu sebesar 36,98 Mpa dan kekuatan tarik yang paling rendah dimiliki dengan panjang serat 5 cm yaitu sebesar 24,3 Mpa. Dari hasil kekuatan tarik tersebut terlihat bahwa semakin panjang seratnya maka kekuatan tariknya semakin menurun. Hal ini berbanding terbalik dimana seharusnya semakin panjang ukuran serat maka kekuatan tarik semakin besar karena tegangan dari beban akan dialirkan ke serat tersebut.

Hal ini disebabkan oleh penyusunan serat yang dilakukan searah dengan cetakan, selain itu ukuran serat yang semakin panjang menyebabkan serat

0 5 10 15 20 25 30 35 40

1 2 3 4 5

34.55 35

36.98 29.7 24.3 K u at Tar ik (M p a)

komposit diberikan beban maka daerah kosong tersebut tidak dapat menahan beban yang diberikan sehingga terjadi patahan yang lebih cepat.

Dibawah ini grafik hubungan antara variasi panjang serat dan kemuluran:

Gambar 4.3.2.2. Grafik Hubungan Panjang Serat dengan Kemuluran

Dari garik 4.3.2.2. terlihat bahwa kemuluran yang paling tinggi dimiliki dengan panjang serat 4 cm yaitu sebesar 7,2% dan kemuluran yang paling rendah dimiliki dnegan panjang serat 5 cm yaitu sebesar 3,5%.

4.4. Analisa Kerapatan dan Daya Serap Air Komposit PP/PP-g-MA/Serat Nenas

4.4.1. Kerapatan

Kerapatan komposit menunjukkan sifat ringan pada komposit. Sifat ringan merupakan sifat yang mutlak diperlukan untuk beberapa bahan komposit yang digunakan dalam industri.

0 1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5

4.15 3.85 5.15 7.2 3.5 K e m u lu ran (% )

4.4.1.1. Kerapatan dengan Variasi Berat PP dan PP-g-MA

Pada penelitian ini kerapatan pada komposit yang dihasilkan berkisar antara 0,77 gr/cm3-0,95 gr/cm3. Hasil kerapatan ditunjukkan oleh data berikut :

Tabel 4.4.1.1. Kerapatan Komposit Variasi Berat PP dan PP-g-MA

No. Sampel M1 (gr) M2 (gr) M3 (gr) M (gr) Kerapatan

(gr/cm3) 1. Polipropilena

(10)g

0,75 0,76 0,76 0,76 0,95

2. PP : serat (9:1) g 0,79 0,79 0,79 0,79 0,99

3.

PP:PP-g-MA:serat(8:1:1) g

0,76 0,76 0,76 0,76 0,95

4.

PP:PP-g-MA:serat(7:2:1) g

0,77 0,75 0,76 0,76 0,95

5.

PP:PP-g-MA:serat(6:3:1) g

0,67 0,70 0,70 0,69 0,86

6.

PP:PP-g-MA:serat(5:4:1) g

0,64 0,63 0,58 0,62 0,77

7.

PP:PP-g-MA:serat(4:5:1) g

Dibawah ini tampilan grafik dari kerapatan komposit :

Gambar 4.4.1.1. Grafik Hubungan Antara Variasi Komposisi Dengan Densitas

Drai grafik tersebut terlihat bahwa komposit yang memiliki kerapatan yang paling besar yaitu dengan perbandingan 8:1:1 sebesar 0,95 gr/cm3 dan yang kerapatan yang paling rendah yaitu dengan perbandingan 5:4:1 sebesar 0,77 gr/cm3.

4.4.1.2. Kerapatan dengan Variasi Panjang Serat

Pada penelitian ini kerapatan yang dihasilkan dengan variasi panjang serat yaitu berkisar antara 0,83 gr/cm3- 0,95 gr/cm3. Hasil kerapatan ditunjukkan oleh data sebagai berikut :

Tabel 4.4.1.2.1 Kerapatan Komposit dengan Variasi Panjang Serat No. Panjang serat

(cm)

M1 (gr) M2 (gr) M3 (gr) M Densitas

(gr/cm3)

1. 1 0,76 0,76 0,76 0,76 0,95

2. 2 0,77 0,76 0,77 0,77 0,96

3. 3 0,76 0,78 0,78 0,77 0,96

4. 4 0,64 0,68 0,78 0,7 0,87

5. 5 0,64 0,78 0,59 0,67 0,83

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1 ₂ 3 ₄ 5 ₆ 7 0.95 0.99 _{0.95 0.95}

0.86

0.77 0.8

D e n si tas (gr /c m 3) Variasi Komposisi

Grafik hubungan antara panjang serat dengan densitasnya adalah sebagai berikut :

Gambar 4.4.1.2. Grafik Hubungan Antara Densitas dan Panjang Serat

Dari grafik tersebut terlihat bahwa komposit memiliki kerapatan yang cukup berbeda dengan panjang serat yang lain, terlihat dengan panjang serat 2 cm dan 3 cm memiliki kerapatan yang sama yaitu sebesar 0,96 g/cm3, diikuti dengan panjang serat 1 cm yaitu sebesar 0,95 g/cm3, panjang serat 4 dan 5 cm memiliki kerapatan sebesar 0,87 g/cm3 dan 0,83 g/cm3.

Menurut Dina (2006), bahwa kerapatan papan kompsit diupayakan seseragam mungkin agar perbedaan sifat komposit yang dianalisis tidak disebabkan karena perbedaan kerapatan. Namun dari data yang didapatkan kerapatan dengan variasi berat PP dan PP-g-MA dan variasi panjang serat terlihat bahwa semua komposit tidak memiliki kerapatan yang seragam.

Hal ini disebabkan karena penyusunan serat yang dilakukan secara manual dan peletakan serat yang diletakkan searah dengan cetakan sehingga distribusi

0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1 2 3 4 5 0.95 0.96 0.96

0.87 0.83 d en si tas (g r/c m 3)

4.4.2 Daya Serap Air

Daya serap air dari komposit dilakukan dengan cara merendam komposit dengan air dengan waktu selama 2 jam dan 24 jam yang menunjukkan kemampuan papan komposit setelah direndam. Data daya serap air setelah perendaman 2 jam dan 24 jam sebagai berikut :

4.4.2.1. Daya Serap Air dengan Variasi Berat PP dan PP-g-MA

Tabel 4.4.2.1.1 Daya Serap Air Dengan Waktu Perendaman 2 Jam

No. Sampel Massa awal

(gr)

Massa Akhir (gr)

DSA (%)

1. Polipropilena (10) g 0,76 0,77 1,31

2. PP:Serat (9:1) g 0,79 0,80 1,27

3. PP:PP-g-MA:serat (8:1:1) g 0,76 0,77 1,32

4. PP:PP-g-MA:serat (7:2:1) g 0,81 0,82 1,23

5. PP:PP-g-MA:serat (6:3:1) g 0,62 0,63 1,61

6. PP:PP-g-MA:serat (5:4:1) g 0,64 0,65 1,56

Tabel.4.4.2.1.2 Daya Serap Air Dengan Waktu Perendaman 24 Jam

No. Sampel Massa Awal

(gr)

Massa Akhir (gr)

DSA(%)

1. Polipropilena (10) g 0,76 0,77 1,32

2. PP:PP-g-MA:serat (9:1) g 0,79 0,80 1,27

3. PP:PP-g-MA:serat (8:1:1) g 0,75 0,76 1,33

4. PP:PP-g-MA:serat (7:2:1) g 0,76 0,78 2,63

5. PP:PP-g-MA:serat (6:3:1) g 0,67 0,69 2,99

6. PP:PP-g-MA:serat (5:4:1) g 0,64 0,66 3,125

7. PP:PP-g-MA:serat (4:5:1) g 0,68 0,70 2,94

Grafik perbandingan DSA dengan waktu perendaman 2 jam dan 24 jam :

Gambar 4.4.2.1. Grafik Daya Serap Air (Waktu Perendaman 2 dan 24 jam) 0

1 2 3 4

1 2 3 4 5 6 7

DSA

(%

)

Variasi komposisi

DSA (2 jam) DSA (24 jam)

Pada waktu perendaman 2 jam daya serap air yang paling tinggi diperoleh dengan perbandingan 6:3:1 yaitu 1,61% dan daya serap air yang paling rendah diperoleh dengan perbandingan 7:2:1 yaitu sebesar 1,23%. Pada waktu perendaman 24 jam daya serap air yang paling tinggi diperoleh dengan perbandingan 5:4:1 yaitu 3,125% dan yang paling rendah dengan perbandingan 1,33%. Dari data tersebut menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah plastik maka daya serap airnya akan semakin kecil, hal ini disebabkan karena serat yang dapat menyerap air telah tertutupi atau dilapisi oleh polipropilena sehingga menurunkan daya serap airnya.

4.4.2.2. Daya Serap Air dengan Variasi Panjang Serat

Tabel 4.4.2.2.1. Daya Serap Air Dengan Waktu Perendaman 2 Jam No. Panjang Serat (cm) Massa Awal

(gr)

Massa Akhir (gr)

DSA (%)

1. 1 0,76 0,77 1,32

2. 2 0,77 0,78 1,29

3. 3 0,78 0,79 1,28

4. 4 0,68 0,69 1,47

5. 5 0,64 0,65 1,56

Tabel 4.4.2.2.2. Daya Serap Air Dengan Waktu Perendaman 24 Jam No. Panjang Serat (cm) Massa Awal

(gr)

Massa Akhir (gr)

DSA (%)

1. 1 0,75 0,76 1,33

2. 2 0,76 0,78 2,63

3. 3 0,76 0,78 2,63

4. 4 0,64 0,66 3,125

Dibawah ini merupakan grafik hubungan antara panjang serat dengan daya serap air :

Gambar 4.4.2.2.1. Grafik Daya Serap Air (Waktu Perendaman 2 dan 24 Jam)

Dari grafik diatas terlihat bahwa nilai rata-rata daya serap air selama 2 jam yaitu sebesar 1,28%-1,56%. Dimana daya serap yang paling besar diperoleh dengan variasi panjang serat 5 cm yaitu sebesar 1,56% . Pada waktu perendaman 24 jam nilai rata-rata daya serap air yang diperoleh antara 1,33%-3,39%. Dimana daya serap air yang paling tinggi diperoleh dengan variasi panjang serat 5 cm yaitu sebesar 3,39%. Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa semakin lama waktu perendaman maka akan semakin tinggi nilai daya serap airnya, dan semakin panjang seratnya maka nilai daya serap airnya juga semakin tinggi.

0 1 2 3 4

1 2 3 4 5

D

S

A

(%

)

Panjang serat (cm)

DSA (2 jam) DSA (24 jam)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1. Dengan penambahan variasi berat PP dan PP-g-MA kekuatan tarik yang paling tinggi didapatkan dengan perbandingan 8:1:1 yaitu sebesar 34,57 Mpa dengan kemuluran sebesar 4,15%. Dan uji kerapatan yang paling besar dengan perbandingan 8:1:1 sebesar 0,95 gr/cm3 namun, DSA yang paling tinggi dihasilkan dengan perbandingan 5:4:1 yaitu dalam waktu 2 jam 1,56 % dan dalam waktu 24 jam 3,125%. Dari ketiga uji tersebut terlihat bahwa perbandingan yang memiliki kekuatan tarik yang paling tinggi akan memiliki kerapatan yang paling besar dan DSA yang paling rendah.

2. Dari variasi panjang serat kekuatan tarik yang paling tinggi didapatkan dengan panjang serat 3 cm yaitu sebesar 36,98Mpa dengan kemuluran sebesar 5,15%. Dan uji kerapatan yang paling tinggi didapatkan dengan panjang serat 2 cm dan 3 cm yaitu sebesar 0,96 gr/cm3, DSA yang paling tinggi didapatkan dengan panjang serat 5 cm yaitu dalam waktu 2 jam 1,56% dan dalam waktu 24 jam 3,39%. Dari ketiga uji tersebut terlihat bahwa panjang serat 3 cm dengan kekuatan tarik yang paling tinggi memlikikeraptan yang paling tinggi dan DSA yang paling rendah.

5.2. Saran

1. Agar penelitian selanjutnya melakukan proses blending polipropilena, PP-g-MA dan serat nenas terlebih dahulu sebelum melakukan proses pencetakan dengan ukuran serat yang lebih pendek.

2. Agar penelitian selanjutnya melakukan uji degradasi dan uji termal untuk mengetahui beda penguraian komposit berbahan pengisi serat alam denagn sintetisdan mengetahui ketahanan panas komposit serat alam.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Serat Alam

Serat alam merupakan serat yang cocok digunakan dalam pembuatan komposit sebagai pengganti serat kaca. Penggunaan serat alam sebagai penguat didalam polimer mempunyai keuntungan karena serat alam merupakan serat yang ramah lingkungan. Keuntungan dari serat alam yaitu densitasnya rendah, mudah terurai, kekakuannya tinggi, dan harganya yang relatif rendah (Uma, 2010).

Keuntungan dari penggunaan serat alam yang lain adalah berasal dari sumber yang dapat didaur ulang, keuntungan penting lainnya memiliki energi masuk yang rendah dalam proses pembuatannya, dan serat alam dapat dibuang dengan mudah jika serat telah tua melalui proses pembuatan kompos atau dengan menggunakan nilai kalorinya didalam perapian yang tidak akan sama dengan penggunaan serat kaca. Bagaimanapun serat alam menunjukkan karakteristik yang tidak diiinginkan. Beberapa kerugian dari penggunaan serat alam seperti penyerapan lembab yang tinggi, ketahanan panas yang rendah, dan sifat kekristalan yang rendah (Al-Kanbashi, 2005).

John (2008, hal:189) dalam penelitiannya mengatakan sifat polar dan hidrofilik dari lignoselulosa yang terkandung didalam serat alam dan sifat nonpolar dari termoplastik menghasilkan pencampuran yang sangat sulit karena tidak terdispersinya serat kedalam matriks. Ini merupakan kerugian utama dari komposit berpenguat serat nenas. Masalah yang lain yaitu suhu pada pembuatan komposit dibatasi pada suhu 200oC karena serat alam akan mengalami degradasi pada suhu yang tinggi, dan ini merupakan hambatan untuk pemilihan matriks.

Serat alam telah digunakan sebagai penguat dengan temoplastik dan termoset. Penting untuk mengetahui sifat fisika kimia dan sifat mekanik dari serat alam untuk menghasilkan komposit yang optimum. Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk menjelaskan pengaruh tolak ukurnya seperti struktur kristalnya, derajat kristalinitas, sudut putar dari serabut, derajat polimerisasi, nilai porositas, dan ukuran dari gelembung pusat dan komposisi kimianya (Al-Kanbashi, 2005).

2.2 Nenas

Nenas merupakan tanaman buah berupa semak yang memiliki nama ilmiah

Ananas Comosus. Nenas berasal dari Brasilia (Amerika Selatan) yang telah di

domestikasi disana sebelum masa Colombus. Pada abad ke-16 orang Spanyol membawa nanas ini ke Filipina dan Semenanjung Malaysia, masuk ke Indonesia pada abad ke-15, (1599). Di Indonesia pada mulanya hanya sebagai tanaman pekarangan, dan meluas dikebunkan di lahan kering (tegalan) di seluruh wilayah nusantara. Tanaman ini kini dipelihara di daerah tropik dan sub tropik.

sampai 0,27 cm.Karena daun nenas tidak mempunyai tulang daun,adanya serat-serat dalam daun nenas tersebut akan memperkuat daun nanas dalam pertumbuhannya.

Dari berat daun nenas hijau segar akan dihasilkan kurang lebih sebanyak 2,5 sampai 3,5% serat daun nenas. Serat yang berasal dari daun nenas yang masih muda pada umumnya tidak panjang dan kurang kuat. Sedang serat yang dihasilkan dari tanaman nenas yang terlalu tua, terutama tanaman yang pertumbuhannnya di alam terbuka dengan intensitas matahari cukup tinggi tanpa pelindung, akan menghasilkan serat yang pendek kasar dan getas atau rapuh (Hidayat, 2008).

2.3 Serat Nenas

Serat daun nenas (pine-apple leaf fibres) adalah salah satu jenis serat yang berasal dari tumbuhan (vegetable fibres) yang diperoleh dari daun-daun tanaman nanas (Hidayat, 2008). Serat daun nenas mempunyai sifat mekanik yang unggul karena mengandung selulosa yang tinggi (72-82%) dibandingkan dengan sudut seratnya (14o). Serat dapat diambil dari daun Ananas Comosus termasuk dalam famili bromeliaceae dengan cara perendaman (Uma, 2010).

Tabel 2.3.1. Sifat Fisik dan Mekanik Serat Nenas

Sumber: Uma 2010

Sifat Ukuran

Densitas (g/cm3) 1,526

Diameter (µm) 30-60

Kekuatan tarik (Mpa) 413 Modulus Young (GPa) 6,5 Pemanjangan putus (%) 1,6

Adapun kandungan dan sifat mekanik dari serat nenas sebagai berikut : Tabel 2.3.2. Komposisi Serat Nenas

Kandungan Kimia Jumlah (%)

α – selulosa

68,5-71

Hemiselulosa 18,8

Lignin 6,04

Pektin 1,1

Lemak dan wax 3,2

Abu 0,9

Protein, asam organik 5,73 Sumber : Eriningsih 2009

Sama halnya dengan serat-serat alam lainnya yang berasal dari daun (leaf fibers), secara morfologi jumlah serat dalam daun nanas terdiri dari beberapa ikatan serat dan masing-masing ikatan terdiri dari beberapa serat. Sel-sel dalam serat daun nanas mempunyai ukuran diameter rata-rata berkisar 10 µm dan panjang rata-rata 4,5 mm dengan rasio perbandingan antara panjang dan diameter adalah 450 (Hidayat,2008).

satu metode modifikasi permukaan serat yang dilakukan untuk memperoleh ikatan yang baik antara permukaan matriks dan serat (Maryanti, 2011).

Reaksi dari perlakuan alkali terhadap serat sebagai berikut :

Serat OH + NaOH Serat O- Na+ + H2O (1)

Dampak dari proses alkali pada serat selulosa adalah reaksi penggembungan dimana struktur kristalin alam dari selulosa akan melemas. Jenis alkali (KOH, LiOH, NaOH) dan konsentrasi akan mempengaruhi dari derajat penggembungan (John, 2008).

Proses alkalisasi menghilangkan komponen penyusun serat yang kurang efektif dalam menentukan kekuatan antarmuka yaitu hemiselulosa, lignin atau pektin. Dengan berkurangnya hemiselulosa, lignin atau pektin, kekerasan serat oleh matriks akan semakin baik, sehingga kekuatan antarmuka pun akan meningkat. Selain itu, pengurangan hemiselulosa, lignin atau pektin, akan meningkatkan kekasaran permukaan yang menghasilkan ikatan mekanik yang lebih baik (Maryanti, 2011).

2.5 Polipropilena

Sifat dari polipropilena sama dengan polythene, tapi polipropilen telah mengalami perubahan sifat tahan panasnya, sifat fisikanya yang baik dan ketahanan terhadap bahan kimia yang luar biasa. Polipropilena tahan terhadap asam, alkali, dan garam meskipun pada suhu yang tinggi (Cook,1964).Struktur dari propilena dapat terlihat dari gambar :

CH

₂

CH

CH

₃

Pada suhu ruang, beberapa sifat, seperti daya regang dan kekakuan, sama dengan sifat polietena bermassa jenis tinggi, tetapi sifat itu berubah pada suhu yang lebih tinggi. Sifat kelarutan polipropilena sama dengan sifat kelarutan yang dimiliki polietena, yakni tak larut pada suhu ruang.Produk polipropilena lebih tahan terhadap goresan daripada produk polietena yang bersesuaian polipropilena digunakan untuk bagian dalam mesin cuci, komponen mobil, kursi, tangkai pegangan, kotak, keranjang, pipa, isolator listrik, kemasan, (berupa lembaran tipis) makanan dan barang (Cowd,1991)

Polipropilena mempunyai titik lebur yang lebih tinggi dibandingkan dengan polietilen (170 banding 140) begitu juga kekuatan dari rantainya yang lebih besar terhadap gangguan dan perputaran terhadap beban karena adanya gugus metil (Allen, 1983).Struktur dari polipropilena, polipropilena dapat berbentuk isotaktik, sindiotaktik, atau ataktik. Kristalinitas dari polipropilen isotaktik membuatnya berbentuk padat dengan sifat komersil yang menarik. Polipropilen isotaktik merupakan rantai linear, merupakan polimer kristalin yang tinggi, dengan titik lebur 165oC.

Sifat polipropilen. Polipropilen merupakan plastik yang berkilat, dengan densitas 0,905. Karena kristalinitasnya yang tinggi berpengaruh kepada kekuatannya yang tinggi, kekakuan dan kekerasannya. Hasil dari perbandingan daya tarik dan beratnya menguntungkan diberbagai aplikasi. Titik lebur propilena yang tinggi dapat membuat polipropilena dicetak dengan baik dan merupakan polimer dengan daya regangan yang tinggi pada temperatur yang tinggi.

Polipropilena mempunyai sifat listrik yang baik dan lambat secara kimia, dan merupakan jenis polimer hidrokarbon yang tahan lembab. Dan ini merupakan

beberapa aplikasi untuk permadani diluar atau didalam ruangan, tetapi harganya sedikit mahal (Billmeyer, 1984).

Kehadiran dari polipropilena merupakan salah satu termoplastik yang paling penting di bidang komersil, dan total penggunaannya masih bertambah dengan cepat untuk semua termoplastik. Situasi ini bagus dilanjutkan ke dapannya dengan beberapa alasan berikut :

1. Produknya dengan harga yang relatif rendah dan begitu juga harga monomernya yang rendah dan teknologi polimerisasi yang efisien, dibandingkan dengan termoplastik yang lain. Persaingan teknologi dan penawaran metode produksi dengan pengurangan harga dengan pengubahan teknik

2. Polimernya dapat dimodifikasi dengan berbagai macam aplikasi. Melalui polimerisasi, orientasi, dan teknik lain dari sifat fisika produknya yang dapat divariasikan dengan jarak suhu dan keperluan mekanik.

3. Proses yang mudah dari polimer ini membuat penggunaannya lebih ekonomis

( Kroschwitz,1990)

2.6 Maleat Anhidrat

Monomer polifungsional maleat anhidrat (2,5-furan-dion atau cis-butenedionic anhidrat), asam maleat (asam (z)-2-butenedion) merupakan senyawa kimia yang dibutuhkan di dalam dunia komersil. Dengan adanya ikatan rangkap yang reaktif dan anhidrat atau bagian asam yang menunjukkan sifat yang unik dari maleat anhidrat, asam maleat.

Maleat anhidrida anhidrat merupakan compatibilizer yang paling populer diantara semua jenis anhidrida. Maleat anhidrat dapat digunakan sebagai compatibilizer pada material polimer seperti polipropilena, polietilene dan

acrylonitrile butadine styrene copolymer. Penggunaan maleat anhidrida sebagai kompatibilitas telah dilakukan pada beberapa pembuatan komposit dan berefek positif seperti komposit berbahan kayu-PP dan PF, komposit berbahan baku pinus-polymeric diphenylmethane diisocyanate dan komposit berbahan baku serbuk batang kelapa sawit-PP ( Dhini, 2011).

Pada tahun 1961, telah ditunjukkan bahwa maleat anhidrat dapat berhomopolimerisasi dengan radiasi uv, dengan adanya inisiator radikal, anion dengan berbagai dasar, elektrokimia dan pengaruh gelombang. Maleat anhidrat merupakan polimer yang dihasilkan dengan cara inisiator radikal. Maleat anhidrat dihasilkan dengan adanya dehidrasi dari asam maleat. Sifat-sifatnya berwarna putih, memiliki berat molekul yang rendah, larut dalam air, sedikit larut dalam alkali, keton, asetonitril, alkohol, ester. Struktur dari maleat anhidrat :

HC CH

C

O O

C O

Gambar 2.6.1 Struktur maleat anhidrat (Kroschwitz, 1990).

akan terbentuk dengan adanya panas dan tekanan atau keduanya. Ada tiga jenis pengisi yaitu :

1. Pengisi yang memperkuat

Akan memperkuat polimer dengan adanya tarikan yang tinggi dari serat yang dikenal dengan serat plastik yang memperkuat (fibre reinforced plastic / FRP). FRP memiliki modulus elastisitas yang tinggi, kekuatan yang tinggi, tahan terhadap korosi dan mudah untuk dibentuk. Serat penguat yang utamanya adalah kaca, grafit, alummina, carbon, boron dan berytha.

2. Pengisi aktif

Serat yang mempunyai kekuatan mekanik disebut serat aktif dan yang tidak mempunyai kekuatan mekanik disebut serat tidak aktif. Serat aktif (carbon black, silika gel) lebih kuat 10 hingga 20 kali dibandingkan elastromer sintetik dan karet.

3. Pengisi tidak aktif

Serat ini digunakan untuk menekan harga lebih rendah sebaik mungkin seperti hasil bercampurnya yang baik. Serat ini terdiri dari kayu dan material yang hampir sama dengan bentuk dan ukuran yang berbeda. Serat ini juga mengisi volume lebih besar lagi. Oleh karena itu perbandingan serat dengan matiksnya sangatlah penting agar tidak terjadinya kesalahan metode (Bhatnaghar, 2004).

Tiga cara untuk mempreparasi kopolimer cangkok yaitu :

1. Monomer dipolimerisasi dalam hadirnya suatu polimer dengan percabangan yang terjadi dari transfer rantai

2. Monomer dipolimerisasi dalam hadirnya polimer yang memiliki gugus-gugus fungsional reaktif atau letak-letak yang bisa diaktifkan, misalnya radiasi

3. Dua polimer yang memiliki gugus-gugus fungsional reaktif direaksikan bersama

Diperlukan tiga komponen untuk berlangsungnya pencangkokan lewat transfer rantai : polimer, monomer, dan inisiator. Fungsi inisiator adalah untuk mempolimerisasi monomer sehingga membantu radikal, ion atau kompleks koordinasi polimerik yang kemudian bisa menyerang polimer asal atau untuk bereaksi dengan polimer asal untuk membentuk spesies inisiator diatas kerangka polimer yang menginisiasi polimerisasi monomer.

Pecangkokan biasanya terjadi pada letak-letak yang bisa menerima reaksi-reaksi transfer, seperti pada karbon-karbon yang bersebelahan dengan ikatan rangkap dua dalam polidiena atau diatas arbon-karbon yang bersebelahan dengan gugus karbonil. Efisiensi pencangkokan akan menjadi baik jika suatu gugus yang menjalani dengan segera transfer radikal. Radiasi paling banyak digunakan untuk memberikan letak-letak aktif untuk kopolimerisasi cangkok (Steven, 2001).

2.9 Kopolimer Cangkok Matrik

itu bagaian radikal dari selulosa diberi perlakuan dengan larutan yang sesuai (cocok dengan matriks).

Perlakuan dari serat selulosa dengan polipropilena-maleat anhidrat (PP-g-MA) yang memberikan ikatan kovalen antarmukanya. Mekanisme reaksinya terbagi menjadi 2 yaitu aktivasi kopolimer dengan pemanasan dan esterifikasi dari selulosa. Setelah perlakuan energi permukaan dari serat akan meningkat menjadi level tinggi mendekati dari energi permukaan matriks. Maka akan terbentuk kekuatan yang lebih tinggi dan tarik menarik antar molekul yang berbeda akan lebih tinggi (Malkapuram,2009). Berikut adalah mekanisme reaksi selulosa dengan PP-g-MA :

HO C O CH₂ HO C O C CH O O C CH₂ CH₃

H₂O C O CH C serat OH OH C O C O CH2

CH C CH3

serat O O O C O C O CH2

CH C CH3

serat O H O H O C O C CH2 O

CH _{C CH}

3

Gambar 2.9.1. Mekanisme reaksi serat dengan PP-g-Ma (sumber : Malkapuram, 2009)

2.10 Komposit

Komposit merupakan material yang tersusun dari gabungan dua atau lebih komponen yang berbeda. Batasan pada polimer,pengertian ini termasuk kopolimer

plastik yang memperkuat, karbon black yang diisi karet dan sebagainya (Bhatnagar, 2004). Pada dasarnya ada tiga poin utama yang mendekati yang dapat diambil sebagai defenisi dari material komposit,yaitu :

1. Terdiri dari dua atau lebih material yang berbeda secara fisik dan dapat dipisahkan secara mekanik

2. Dapat dibuat melalui pencampuran material yang berbeda dimana salah satu material yang berupa terdispersi ke material lainnya yang dapat diawasi pada saat mencapai sifat optimum.

3. Sifatnya harus unggul, dan mempunyai sifat tunggal, dari sifat masing-masing komponen (Hull, 1981).

Material komposit terdiri atas penguat yang sangat kuat dan serat yang kaku didalam sebuah resin matrik polimer atau pengikat. Pada masalah ini material harus mempunyai pengecualian sifat mekanik dan sering dibatasi pada keuntungan komposit yang bdikenal dari serat yang dicacah atau pengisi polimer lainnya. Jenis serat 50 kali lebih kuat dan 20-150 kali lebih kaku dibandingkan dari matrik polimer. Keuntungan komposit lebih tepat digambarkan material serat pengikat yang lebih kuat dibadingkan dengan plastik yang memperkuat (Kroschwitz, 1990).

Adapun pembagian komposit berdasarkan bentuk penguatnya yaitu :

1. Komposit partikal (particulate composites) merupakan komposit yang menggunakan partikel serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriknya.

2. Komposit serat merupakan komposit yang terdidi dari serat dan matrik dimana fungsi serat sebagai penopang kekuatan dari komposit sehingga

c. Chopped fiber composite (komposit diperkuat serat pendek/acak) d. Hybrid composite (komposit diperkuat serat kontinyu dan serat acak)

3. Komposit lapis (laminates composite) merupakan komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya mempunyai karakteristik sifat sendiri,berdasarkan jenis matrik yang digunakan komposit ini terbagi atas :

(a) Komposit matrik logam (metal matrix composites/MMC) merupakan salah satu jenis komposit yang memiliki matrik logam seperti aluminium sebagi matriknya dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida

(b) Komposit matrik keramik (ceramic matrix composites/CMC) merupakan komposit yang menggunakan keramik sebagai matriknya

(c) Komposit matrik polimer (polymer matrix composites/PMC) merupakan komposit yang menggunakan polimer sebagai matriknya (Jones, 1975).

Serat yang digunakan ada serat alami dan serat sintetis. Menggunakan serat alami sebagai pengisi pada matrik polimer yang biasanya menggunakan bahan pengisi anorganik seperti serat gelas yang menunjukkan beberapa keuntungan dengan sifat tergoresnya yang rendah pada saat prosesnya, ramah lingkungan, harganya rendah, kemampuan pengubahan bentuk yang lebih mudah, kemampuan mudah terurai, dapat diperbaharui, tidak beracun, penggunaanya yang fleksibel, mempunyai kekuatan yang tinggi, harganya yang lebih murah, dan mudah didaur ulang (Shinoj, 2010).

Faktor-faktor yang mempengaruhi performa fiber-matrik komposit adalah sebagai berikut :

1. Faktor serat, dimana serat merupakan filler yang dapat memperbaiki sifat dan struktur matrik yang tidak dimilikinya

2. Letak serat, tata letak dan arah serat dalam matrik yang akan menentukan kekuatan mekanik komposit dan mempengaruhi kinerja komposit. Menurut tata letak dan arah serat diklasifikasikan menjadi 3 bagian yang pertama one dimensional reinforcement, mempunyai kekuatan dan modulus

maksimum pada arah axiz serat, yang kedua two dimensional reinforcement (planar) mempunyai kekuatan pada dua arah atau masing-masing orientasi arah serat, yang ketiga three dimensional reinforcement mempunyai sifat isotropik kekuatannya lebih tinggi

3. Panjang serat, serat panjang akan lebih kuat dibandingkan serat pendek. Serat panjang (continous fiber) lebih efisien dalam peletakannya daripada serat pendek akan tetapi serat pendek lebih mudah peletakannya

4. Bentuk serat, bentuk serat tidak terlalu berpengaruh yang mempengaruhinya adalah diameter seratnya. Pada umumnya, semakin kecil diamter serat akan menghasilkan kekuatan komposit yang lebih tinggi

5. Faktor matrik, pembuatan komposit serat membutuhkan ikatan permukaan yang kuat antar serat dan matrik, selain itu matrik juga harus mempunyai kecocokan secara kimia

6. Faktor ikatan fiber-matrik, komposit serat yang baik harus mampu untuk menyerap matrik yang memudahkan terjadi antara dua fase

7. Katalis, banyak sedikitnya katalis yang diguankan juga berpengaruh pada sifat mekanik komposit yang dihasilkan

8. Void atau gelembung udara merupakan akibat yang tidak bisa dihindari pada saat proses pembuatan (Schwartz,1984).

2.11. Karakterisasi Campuran Polimer

Mengkarakterisasi polimer jauh lebih rumit daripada mengkarakterisasi senyawa-senyawa dengan berat molekul rendah. Metode yang paling sering digunakan untuk analisis polimer yaitu metode spektroskopik dan termik. Metode kimia bermanfaat mencakup identifiaksi poliester dan poliamida, atau polimer-polimer

Karakterisasi bahan polimer dengan menggunakan spekttroskopi inframerah merupakan salah satu pemeriksaan yang spesifik, meskipun yang paling penting adalah konsep frekuensi gugusnya ( Bark, 1982).Teknik FTIR sama dengan spektroskopi inframerah biasa, dimana pada spektroskopi infra merah serapan radiasi inframerah oleh suatu molekul terjadi karena interaksi vibrasi ikatan kimia yang menyebabkan perubahan polaribilitas dengan gelombang listrik elektromagnetik. Dalam teknik spektroskopi inframerah sampel molekul disinari dengan radiasi inframerah dengan bilangan gelombang antara 200-4000cm-1 (Wirjosentono, 1995).

Sistem optik sekarang yang kebanyakan digunakan adalah sistem sinar ganda. Radiasi dari sumbernya akan berpisah menjadi dua sinar, salah satunya akan melewati sampel. Panjang gelombang yang diserap akan dibandingkan dengan sinar yang kedua, dan referensi yang lain (Bark, 1992)

Beda spektroskopi inframerah dengan FTIR, pada FTIR dilengkapi dengan cara penghitungan Fourier Transform dan pengolahan data untuk mendapatkan resolusi dan kepekaan yang lebih tinggi. Kelebihan dari FTIR mencakup ukuran sampel partikel yang kecil, perkembangan spektrum yang cepat, dan karena instrumen ini memiliki komputer yang terdedikasi kemampuan untuk menyimpan dan memanipulasi spektrum (Steven, 2001).

2.11.2. Uji Tarik

Kekuatan tarik diartikan sebagi besarnya beban maksimum (Fmaks) yang

dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan, dibagi dengan luas penampang bahan. Karena selama dibawah pengaruh tegangan, spesimen mengalami perubahan bentuk maka defenisi kekuatan tarik dinyatakan dengan luas penampang semula (Ao) :

(2) Keterangan :

σ = kekuatan tarik (Mpa) F = beban tarik (N)

A = luas penampang (m2) (Wirjosentono,1995).

Pada uji tarik benda diberi beban gaya tarik sesumbu yang bertambah besar secara kontinu,bersamaan dengan bertambahnnya besar diamati perpanjangan yang dialami benda yang diuji. Hasil dari suatu uji tarik yang berupa nilai merupakan tegangan tarik ( Dieter,1986). Berdasarkan ASTM D-638, bentuk spesimen dumbbell (tipe 1) dibutuhkan untuk uji kekuatan komposit. Detail bentuk ditunjukkan gambar berikut :

Wo

Wc T

G L R

D Lo W

Gambar 2.11.2.1. Bentuk Spesimen Dumbbell Tipe I ASTM D-638

Tabel 2.11.2.1 Ukuran Spesimen Bentuk Dumbbell Tipe I ASTM D-638

Ukuran Nilai (mm)

Tebal, T 1,00 ± 0,4

A F  

(Sumber: American Standart of Testing and Material, 2003)

2.11.3. Kerapatan Papan Komposit

Kerapatan papan komposit merupakan salah satu sifat fisis yang sangat berpengaruh terhadap kualitas papan komposit. Karena itu kerapatan papan komposit diupayakan seseragam mungkin, sehingga perbedaan sifat-sifat papan komposit yang dianalisis sedapat mungkin tidak disebabkan oleh perbedaan kerapatan (Dina, 2006).

Kerapatan papan komposit dihitung berdasarkan berat dan volume keringnya. Kerapatannya dihitung berdasarkan rumus :

ρ =

m

v

(3)

Keterangan :

ρ = kerapatan (gr/cm3

)

m = berat contoh uji kering (gr)

v = volume contoh uji kering (cm3) (Danu, 2009)

Jarak antara pegangan, D 115

2.11.4 Uji Daya Serap Air

Nilai daya serap air mencerminkan kemampuan papan untuk menyerap air setelah direndam selama 2 jam dan 24 jam. Air yang masuk terdiri dari air yang langsung masuk melalui rongga-rongga kosong di dalam papan dan air yang masuk ke dalam partikel-partikel penyusun. Pengujian ini bertujuan untuk melihat bagaimana ketahanan papan terhadap pengaruh cuaca jika digunakan untuk penggunaan eksterior.

Daya serap air papan komposit dihitung berdasarkan berat sebelum dan sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam. Besarnya daya serap air papan dihitung berdasarkan rumus:

DSA =

B −B

B

x

%

(4)

Keterangan :

DSA = Daya serap air (%)

B1 = berat contoh uji sebelum perendaman (gr)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Komposit merupakan salah satu jenis bahan yang dibuat dengan penggabungan dua atau lebih macam bahan yang mempunyai sifat berbeda menjadi satu material dengan sifat yang berbeda pula. Komposit mempunyai keunggulan seperti kuat, ringan, tahan korosi, ekonomis, dan sebagainya (Wicaksono, 2006).

John (2008) mengatakan komposit berpenguat serat alam telah menarik perhatian para peneliti terutama bagi mereka yang mencari pengganti bahan penguat yang berbahan dasar minyak bumi. Dengan menghasilkan suatu bahan yang 100% berbahan dasar serat alam sebagai pengganti bahan yang berbahan dasar minyak bumi yang tidak ekonomis.

Menurut Faisal (2010) serat alam telah umum digunakan sebagai penguat didalam komposit karena harganya yang murah dan dapat mengurangi masalah lingkungan karena dapat digunakan sebagai pengisi dalam pembuatan komposit. Serat alam dapat berasal dari limbah pertanian dan hasil proses hutan.

Nenas merupakan tanaman yang cukup banyak terdapat di wilayah Indonesia. Berdasarkan angka tetap (ATAP) 2011 dari Direktorat Jenderal Hortikultura, perkembangan luas panen nenas di Indonesia selama tahun 2000-2011 mengalami peningkatan dengan rata-rata pertumbuhan 10,77% per tahun. Provinsi Sumatera Utara, pada tahun 2011, Kab. Tapanuli Utara adalah kabupaten penghasil nenas terbesar dengan produksi mencapai 144.210 ton atau 78,72% dari produksi nenas di Provinsi Sumatera Utara. Kabupaten penghasil nenas terbesar lainnya adalah Kab. Simalungun dengan 33.560 ton (18,32%) dan Kab. Tapanuli Selatan dengan 1.962 ton (1,07%).

Dari data diatas terlihat sangat banyak nenas yang diproduksi pertahun di provinsi Sumatera Utara namun limbah daun nenas yang dihasilkan pertahun pun sangat banyak, sementara limbah daun nenas yang dihasilkan belum banyak dimanfaatkan. Oleh karena itu untuk meningkatkan pemanfaatan daun nenas, serat daun nenas digunakan sebagai penguat didalam pembuatan komposit.

Namun pencampuran serat alam dengan polipropilena sebagai matriks tidak dapat bercampur, disebabkan karena pengisi alam yang bersifat hidrofilik dan termoplastik yang bersifat hidrofobik. Untuk mengubah sifat tolak menolak ini maka polipropilena yang digunakan dicangkokkan dengan gugus fungsi yang bersifat hidrofilik seperti maleat anhidrat untuk mengubah sifat adhesi permukaan dari serat dan polipropilena (Kim Hee Soo, 2007).

Selain pencangkokan gugus hidrofilik pada matrik untuk meningkatkan ikatan antara pengisi dan matrik dapat juga dilakukan dengan perendaman serat dalam alkali (NaOH). Menurut Maryanti (2011), perendaman serat ke dalam alkali berfungsi untuk meningkatkan kompabilitas antara serat alam dan matriks serta menghasilkan serat dengan kualitas yang tinggi.

Rahman (2011), didalam penelitiannya mengenai pengaruh fraksi volume serat terhadap sifat-sifat tarik komposit unidireksional diperkuat serat tebu dengan poliester dengan fraksi volume serat tebu 0%, 10%, 20%, 30%, dan 40%. Dimana serat tebu yang digunakan telah direndam terlebih dahulu dalam larutan alkali NaOH 5% selama 2 jam. Dari hasil penilitian menunjukkan bahwa dengan bertambahnya fraksi volume mengakibatkan penurunan kekuatan tarik dan regangan tarik namun meningkatkan modulus elastisitasnya.

metode cetak tekan menghasilkan kekuatan bending komposit yang lebih tinggi dengan perlakuan serat dibandingkan tanpa perlakuan serat.

Berdasarkan uraian diatas, maka peneliti ingin meneliti komposit berbahan penguat serat nenas yang telah mengalami proses alkalisasi dengan PP sebagai matriks dan PP-g-MA sebagai zat pengkompatibel pada komposit dimana uji mekanik yang dilakukan adalah uji tarik dan uji fisik yang dilakukan adalah uji densitas dan daya serap air.

1.2 Perumusan Masalah

Adapun perumusan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Bagaimana pengaruh variasi berat PP dan PP-g-MA terhadap sifat mekanik dan fisik dari komposit polipropilena, PP-g-MA dan serat daun nenas

2. Bagaimana pengaruh panjang serat terhadap sifat mekanik dan fisik dari komposit polipropilena, PP-g-MA dan serat daun nenas

1.3 Pembatasan Masalah

1. Bahan termoplastik yang digunakan adalah polipropilena bekas

2. Jenis nenas yang digunakan adalah Ananas Comosus dan diambil dari daerah Pematang Siantar

3. Proses pencampuran polipropilena, polipropilena tergarfating maleat anhidrat dan serat daun nenas dilakukan secara manual

4. Proses pencetakan spesimen dilaukan dengan metode cetak tekan

5. Penyusunan serat daun nenas dilakukan searah dengan panjang spesimen 6. Parameter sifat mekanik yaitu uji tarik dan kemuluran, dan parameter sifat

1.4 Tujuan Penelitian

1. Untuk mengetahui pengaruh variasi berat PP dan PP-g-MA terhadap sifat mekanik dan sifat fisik komposit polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrat dan serat daun nenas.

2. Untuk mengetahui pengaruh panjang serat terhadap sifat mekanik dan sifat fisik komposit polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrat dan serat daun nenas.

1.5 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan papan komposit yang memiliki sifat mekanik yang lebih baik. Dengan menggunakan serat nenas yang telah mengalami proses alkalisasi sebagai bahan pengisi pada papan komposit dimana serat nenas merupakan hasil samping yang belum banyak dimanfaatkan. Papan komposit yang dihasilkan dapat diaplikasikan di bidang industri seperti otomotif, konstruksi, jendela, bingkai pintu, perabotan rumah tangga.

1.6 Metodologi Penelitian

Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium,dimana pada penelitian ini dilakukan dalam 3 tahap :

1. Tahap I

Pada tahap ini daun nenas direndam dalam air selama 2 minggu, kemudian serat diambil. Proses alkalisasi serat nenas, direndam dalam larutan NaOH 5 % selama 1 jam.

2. Tahap II

Pada tahap ini, proses grafting maleat anhidrat dengan propilena yang telah terdegradasi dengan perbandingan PP : maleat anhidrat : benzoil peroksida

95% : 3% : 2% dengan mencampurkan PP dengan maleat anhidrat dalam internal mixer pada suhu 160oC hingga melebur, kemudian hasil grafting dikarakterisasi.

3. Tahap III

Pada tahap ini pembuatan papan komposit PP/PP-g-MA/serat daun nenas dengan variasi berat polipropilena dan PP-g-MA. Proses pembuatan papan komposit yaitu serbuk PP dan PP-g-MA dituang kedalam cetakan kemudian serat nenas disusun searah dengan panjang spesimen. Kemudian campuran PP, PP-g-MA dan serat nenas ditekan dengan menggunakan hot press pada suhu 170oC selama 30 menit. Parameter yang digunakan untuk sifat mekanik yaitu uji tarik dan kemuluran, untuk sifat fisk yaitu uji kerapatan dan daya serap air.

a. variabel tetap : 1. berat serat

b. variabel bebas:

perbandingan polipropilena : PP-g-MA : serat daun nenas : 1. 8 : 1 : 1

2. 7 : 2 : 1 3. 6 : 3 : 1 4. 5 : 4 : 1 5. 4 : 5 : 1 c. variasi terikat :

1. uji mekanik : kuat tarik dan kemuluran 2. uji sifat fisik : kerapatan dan daya serap air

4.Tahap IV

Pada tahap ini pembuatan komposit dengan variasi panjang serat 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, dan 5 cm dimana perbandingan berat polipropilena dan PP-g-MA yang digunakan merupakan perbandingan yang memiliki kuat tarik paling tinggi dari variasi berat polipropilena dan PP-g-MA. Pemotongan serat dilakukan secara manual. Penyusunan serat disusun searah dengan panjang spesimen. Kemudian campuran PP, PP-g-MA dan serat nenas ditekan dengan menggunakan hot press pada suhu 170oC selama 30 menit. Parameter yang digunakan untuk sifat mekanik yaitu uji tarik dan kemuluran, untuk sifat fisk yaitu uji kerapatan dan daya serap air.

a. variabel tetap : 1. berat serat

2. suhu hot press 170oC b. variabel bebas:

1.7 Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer FMIPA Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Kimia Fisika FMIPA Universitas Sumatera Utara, uji FT-IR dilakukan di Laboratorium Kimia Organik FMIPA Universitas Gajah Mada, untuk uji tarik dilakukan di Laboratorium Penelitian Impact and Fracture Fakultas Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

PENGARUH PANJANG SERAT TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN FISIK KOMPOSIT POLIPROPILENA-POLIPROPILENA

TERGRAFTING MALEAT ANHIDRAT- SERAT DAUN NENAS YANG TELAH

DIALKALISASI ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian untuk mengetahui sifat mekanik dan fisik dari polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrat (PP-g-MA) dan serat daun nenas dengan variasi berat polipropilena, PP-g-MA, serta panjang serat. Kekuatan tarik diuji berdasarkan ASTM D-638. Serat nenas telah direndam dalam NaOH 5% selama 1 jam, dan penyusunan serat dilakukan searah dengan panjang spesimen. Variasi berat PP:PP-g-MA:serat nenas yang digunakan 8:1:1, 7:2:1, 6:3:1, 5:4:1, 4:5:1. Hasil kekuatan tarik yang paling tinggi didapatkan dengan perbandingan 8:1:1 yaitu 34,57 Mpa dan nilai kemulurannya 4,15%. Dari hasil uji kerapatan perbandingan 8:1:1 memiliki kerapatan yang paling tinggi dan daya serap air yang paling rendah yaitu 0,95 gr/cm3 dan 1,32% (2jam), 1,33% (24 jam). Pada variasi panjang serat 1, 2, 3, 4, 5 cm perbandingan berat polipropilena, PP-g-MA yang digunakan merupakan hasil kuat tarik maksimum dari variasi berat polipropilena dan PP-g-MA yaitu 8:1:1. Kekuatan tarik yang paling tinggi didapatkan dengan panjang serat 3 cm yaitu 36,98 Mpa dengan nilai kemuluran 5,15%. Dari hasil uji kerapatan, panjang serat 3 cm memiliki kerapatan yang paling tinggi yaitu sebesar 0,96 gr/cm3 dan daya serap air sebesar 1,28 % (2 jam), 2,63% (24 jam).

THE INFLUENCE OF FIBER LENGTH ON MECHANICAL AND PHYSICAL PROPERTIES OF COMPOSITE POLYPROPYLENE

-POLYPROPILENE GRAFTED MALEIC ANHYDRIDE- PINEAPPLE LEAF FIBER THAT

HAS BEEN ALKALIZED ABSTRACT

The research about determined the mechanical and physical properties of polypropylene, polypropylene grafted maleic ahydride (PP-g-MA), and pineapple leaf fibre with weight variation polypropylene, PP-g-MA and fiber length. Tensile strength tested based on ASTM D-638. Pineapple leaf fiber has been soaked in 5% NaOH for 1 hour, and the arranged pinneapple fiber was same direction of the specimen. Variations of weight PP: PP-g-MA: pineapple fibers used such as 8:1:1, 7:2:1, 6:3:1, 5:4:1, 4:5:1. The highest tensile strength obtained on ratio 8:1:1 was 34.57 Mpa and strain value 4.15%. The density test ratio 8:1:1 has the highest and the lowest of water absorption test was 0,95 gr/cm3 and 1,32% (2 hours), 1,33% (24 hours). On variation of fiber length 1, 2, 3, 4, 5 cm weight ratio polypropylene, PP-g-MA was used a maximum tensile strength of variation polypropylene and PP-g-MA was 8:1:1. The highest tensile strength was obtained by fiber length 3 cm was 36.98 MPa with strain value 5.15%. The density test, fiber length 3 cm has the highest density was 0,96 gr/cm3 and the water absorption was 1,28% (2 hours) and 2,63% (24 hours).

Keywords : Mechanical and Physical properties, Pineapple leaf fibre, Polypropylene, PP-g-MA,

PENGARUH PANJANG SERAT TERHADAP SIFAT MEKANIK

DAN FISIK KOMPOSIT POLIPROPILENA-POLIPROPILENA

TERGRAFTING MALEAT ANHIDRAT

–

SERAT DAUN

NENAS YANG TELAH DIALKALISASI

SKRIPSI

DEASY FEBRIANI PANE 090802034

DEPARTEMEN KIMIA

PENGARUH PANJANG SERAT TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN FISIK KOMPOSIT POLIPROPILENA-POLIPROPILENA

TERGRAFTING MALEAT ANHIDRAT-SERAT DAUN NENAS YANG TELAH

DIALKALISASI

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

DEASY FEBRIANI PANE 090802034

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2014

PERSETUJUAN

Judul : Pengaruh Panjang Serat Terhadap Sifat Mekanik dan Fisik Komposit Polipropilena-Polipropilena Tergrafting Maleat Anhidrat-Serat Daun Nenas Yang Telah Dialkalisasi

Kategori : Skripsi

Nama : Deasy Febriani Pane

Nomor Induk Mahasiswa : 090802034

Program Studi : Sarjana (S1) Kimia

Departemen : Kimia

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di

Medan, Desember 2013

Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2, Pembimbing 1,

Drs. Amir Hamzah Siregar, M.Si Dr. Darwin Yunus Nasution, MS NIP 196106141991031002 NIP 195508101981031006

Diketahui/ Disetujui oleh : Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

PERNYATAAN

PENGARUH PANJANG SERAT TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN FISIK KOMPOSIT POLIPROPILENA-POLIPROPILENA

TERGRAFTING MALEAT ANHIDRAT-SERAT DAUN NENAS YANG TELAH

DIALKALISASI

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Desember 2013

Deasy Febriani Pane 090802034

PENGHARGAAN

Bismillahirrahmannirrahim

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas rahmat dan karunianya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi sebaik mungkin. Dalam kesempatan ini penulis ingin menngucapkan terimakasih kepada: Kedua orang tua tercinta, ayahanda Maju Pandapotan Pane dan Ibunda Erni Sofiani Hutasuhut atas do’a, dukungan, kasih sayang, dan cintanya yang telah sabar dan tiada henti memberikan perhatian kepada penulis. Kepada abang dan kakak tersayang R.Fadli Pane, SE, Ayu Mareita Kahar Nst, S.Psi, Rika Yolanda Pane, Mhd.Fathoni Siregar, ST yang telah memberikan do’a, perhatian dan dukungan kepada penulis. Keponakan tersayang Rizkiyah Mariyani Siregar dan Nabila Alya Siregar yang telah menemani dan memberikan keceriaan kepada penulis. Bapak Dr. Darwin Yunus Nasution, MS selaku dosen pembimbing I dan bapak Drs. Amir Hamzah, M.Si selaku dosen pembimbing II yang telah meluangkan waktu dan membimbing penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi. Ibu Dr. Rumondang Bulan Nst, Ms dan Bapak Albert Pasaribu, Msc selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia yang telah mensyahkan skripsi ini. Seluruh staf dan dosen Kimia FMIPA USU yang telah membimbing penulis. Staf Kimia Fisika dan Kimia Polimer Bang Edi yang telah membantu penulis selama penelitian, teman-teman asisten Kimia Fisika dan Kimia Polimer : Kak Tengku Rachmi Hidayani, Kak Uul, Kak Destia, Kak Rafika, Bang Tisna, Bang Enka, Kak Rudnin, Bang Firman, Kak Rinna, Kak Wimpy, Mira, Supran, Aidil, Neni, Iis, Gita, Diana, Leni, Choliq, Habiby, Suci, Uci, Uli. Seluruh teman-teman stambuk 2009, terkhusus Asyhari Akbar, Pravil, Mardariana, teman dekat Raisa dan Dwi yang telah berbagi suka dan duka selama perkuliahan dan memberikan semangat dalam penyusunan skripsi. Kepada saudara dan teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah menyemangati penulis.

Hanya Allah SWT yang dapat membalas kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Penulis berharap Allah SWT memberikan berkah-Nya berlipat ganda kepada kita semua, amin ya Rabbalalamin.

PENGARUH PANJANG SERAT TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN FISIK KOMPOSIT POLIPROPILENA-POLIPROPILENA

TERGRAFTING MALEAT ANHIDRAT- SERAT DAUN NENAS YANG TELAH

DIALKALISASI ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian untuk mengetahui sifat mekanik dan fisik dari polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrat (PP-g-MA) dan serat daun nenas dengan variasi berat polipropilena, PP-g-MA, serta panjang serat. Kekuatan tarik diuji berdasarkan ASTM D-638. Serat nenas telah direndam dalam NaOH 5% selama 1 jam, dan penyusunan serat dilakukan searah dengan panjang spesimen. Variasi berat PP:PP-g-MA:serat nenas yang digunakan 8:1:1, 7:2:1, 6:3:1, 5:4:1, 4:5:1. Hasil kekuatan tarik yang paling tinggi didapatkan dengan perbandingan 8:1:1 yaitu 34,57 Mpa dan nilai kemulurannya 4,15%. Dari hasil uji kerapatan perbandingan 8:1:1 memiliki kerapatan yang paling tinggi dan daya serap air yang paling rendah yaitu 0,95 gr/cm3 dan 1,32% (2jam), 1,33% (24 jam). Pada variasi panjang serat 1, 2, 3, 4, 5 cm perbandingan berat polipropilena, PP-g-MA yang digunakan merupakan hasil kuat tarik maksimum dari variasi berat polipropilena dan PP-g-MA yaitu 8:1:1. Kekuatan tarik yang paling tinggi didapatkan dengan panjang serat 3 cm yaitu 36,98 Mpa dengan nilai kemuluran 5,15%. Dari hasil uji kerapatan, panjang serat 3 cm memiliki kerapatan yang paling tinggi yaitu sebesar 0,96 gr/cm3 dan daya serap air sebesar 1,28 % (2 jam), 2,63% (24 jam).

THE INFLUENCE OF FIBER LENGTH ON MECHANICAL AND PHYSICAL PROPERTIES OF COMPOSITE POLYPROPYLENE

-POLYPROPILENE GRAFTED MALEIC ANHYDRIDE- PINEAPPLE LEAF FIBER THAT

HAS BEEN ALKALIZED ABSTRACT

The research about determined the mechanical and physical properties of polypropylene, polypropylene grafted maleic ahydride (PP-g-MA), and pineapple leaf fibre with weight variation polypropylene, PP-g-MA and fiber length. Tensile strength tested based on ASTM D-638. Pineapple leaf fiber has been soaked in 5% NaOH for 1 hour, and the arranged pinneapple fiber was same direction of the specimen. Variations of weight PP: PP-g-MA: pineapple fibers used such as 8:1:1, 7:2:1, 6:3:1, 5:4:1, 4:5:1. The highest tensile strength obtained on ratio 8:1:1 was 34.57 Mpa and strain value 4.15%. The density test ratio 8:1:1 has the highest and the lowest of water absorption test was 0,95 gr/cm3 and 1,32% (2 hours), 1,33% (24 hours). On variation of fiber length 1, 2, 3, 4, 5 cm weight ratio polypropylene, PP-g-MA was used a maximum tensile strength of variation polypropylene and PP-g-MA was 8:1:1. The highest tensile strength was obtained by fiber length 3 cm was 36.98 MPa with strain value 5.15%. The density test, fiber length 3 cm has the highest density was 0,96 gr/cm3 and the water absorption was 1,28% (2 hours) and 2,63% (24 hours).

Keywords : Mechanical and Physical properties, Pineapple leaf fibre, Polypropylene, PP-g-MA,

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Pernyataan ii

Penghargaan iii

Abstrak iv

Abstract v

Daftar Isi vi

Daftar Tabel viii

Daftar Gambar ix

Daftar Singkatan x

Daftar Lampiran xi

Bab 1. Pendahuluan

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Perumusan Masalah 3

1.3. Pembatasan Masalah 3

1.4. Tujuan Penelitian 4

1.5. Manfaat Penelitian 4

1.6. Metodologi Penelitian 5

1.7. Lokasi Penelitian 7

Bab 2.Tinjauan Pustaka

2.1. Serat Alam 8

2.2. Nenas 9

2.3. Serat Nenas 10

2.4. Alkalisasi 11

2.5. Polipropilena 12

2.6. Maleat Anhidrat 14

2.7. Bahan Pengisi 15

2.8. Kopolimer Cangkok 16

2.9. Kopolimer Cangkok Matrik 16

2.10. Komposit 17

2.11. Karakterisasi Campuran Polimer 20

2.11.1. Spektroskopi Inframerah Fourier Transform (FTIR) 20

2.11.2. Uji Tarik 21

2.11.3. Kerapatan Papan Komposit 22

2.11.4. Uji Daya Serap Air 23

Bab 3. Metode Penelitian

3.1. Alat dan Bahan 24

3.1.1. Alat 24

3.1.2. Bahan 25

3.2.1. Pengambilan Serat Nenas 26 3.2.2. Proses Grafting Maleat Anhidrat Kedalam Polipropilena 26

3.2.3. Pemurnian PP-g-MA 26

3.2.4. Menghitung Derajat Grafting 27

3.2.5. Uji Spektroskopi FTIR 27

3.2.6. Proses Pembuatan Komposit PP/PP-g-MA/Serat Nenas 27

3.2.7. Uji Tarik 28

3.2.8. Uji Kerapatan 29

3.2.9. Uji Daya Serap Air 29

3.3. Bagan Penelitian 30

3.3.1. Proses Grafting PP dengan Maleat Anhidrat 30

3.3.2. Proses Pemurnian PP-g-MA 31

3.3.3. Menghitung Derajat Grafting 32

3.3.4. Proses Analisis FT-IR 32

3.3.5. Proses Persiapan Serat Nenas 33

3.3.6. Proses Alkalisasi Serat Nenas 33

3.3.7. Proses Pencampuran PP/PP-g-MA/Serat Nenas 34

Bab 4. Hasil dan Pembahasan 35

4.1. Pembuatan PP-g-MA 35

4.2. Analisa FT-IR PP-g-MA 35

4.3. Analisa Kekuatan Tarik dan Kemuluran Komposit

PP/PP-g-MA/serat nenas 36

4.3.1. Uji Tarik Dengan Variasi Berat PP dan PP-g-MA 37

4.3.2. Uji Tarik Dengan Variasi Panjang Serat 40

4.4. Analisa Kerapatan dan Daya Serap Air Kompsosit PP/PP-g-

MA/Serat nenas 42

4.4.1. Kerapatan 42

4.4.1.1. Kerapatan dengan Variasi Berat PP dan PP-g-MA 43 4.4.1.2. Kerapatan dengan Variasi Panjang Serat 44

4.4.2. Daya Serap Air 46

4.4.2.1. Daya Serap Air dengan Variasi Berat PP dan 46 PP-g-MA

4.4.2.2. Daya Serap Air dengan Variasi Panjang Serat 48

Bab 5. Kesimpulan dan Saran 50

5.1. Kesimpulan 50

5.2. Saran 51

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel Judul Halaman

2.3.1 Sifat Fisik dan Mekanik Serat Nenas 10

2.3.2. Komposisi Serat Nenas 11

2.11.2.1. Ukuran Spesimen Bentuk Dumbell Tipe I ASTM D-638 22

4.1.1. Data Hasil Pencampuran Bahan Polimer 35

4.2.1. Bilangan Gelombang FT-IR Polipropilena 36

4.2.2. Bilangan Gelombang PP-g-MA Setelah Pemurnian 36 4.3.1.1. Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemuluran

Komposit PP/PP-g-MA/Serat Nenas 37

4.3.2.1. Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemuluran dengan 40 Variasi Panjang Serat

4.4.1.1. Kerapatan Komposit Variasi Berat PP dan PP-g-MA 43 4.4.1.2.1. Kerapatan Komposit dengan Variasi Panjang Serat 44 4.4.2.1.1. Daya Serap Air dengan Waktu Perendaman 2 Jam 46

(Variasi Berat PP dan PP-g-MA)

4.4.2.1.2. Daya Serap air dengan Waktu Perendaman 24 Jam 47 (Variasi Berat PP dna PP-g-MA)

4.4.2.2.1. Daya Serap Air dengan Waktu Perendaman 2 Jam 48 (Variasi Panjang Serat)

4.4.2.2.2. Daya Serap Air dengan Waktu Perendaman 24 Jam

(Variasi Panjang Serat) 48

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Pernyataan ii

Penghargaan iii

Abstrak iv

Abstract v

Daftar Isi vi

Daftar Tabel viii

Daftar Gambar ix

Daftar Singkatan x

Daftar Lampiran xi

Bab 1. Pendahuluan

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Perumusan Masalah 3

1.3. Pembatasan Masalah 3

1.4. Tujuan Penelitian 4

1.5. Manfaat Penelitian 4

1.6. Metodologi Penelitian 5

1.7. Lokasi Penelitian 7

Bab 2.Tinjauan Pustaka

2.1. Serat Alam 8

2.2. Nenas 9

2.3. Serat Nenas 10

2.4. Alkalisasi 11

2.5. Polipropilena 12

2.6. Maleat Anhidrat 14

2.7. Bahan Pengisi 15

2.8. Kopolimer Cangkok 16

2.9. Kopolimer Cangkok Matrik 16

2.10. Komposit 17

2.11. Karakterisasi Campuran Polimer 20

2.11.1. Spektroskopi Inframerah Fourier Transform (FTIR) 20

2.11.2. Uji Tarik 21

2.11.3. Kerapatan Papan Komposit 22

2.11.4. Uji Daya Serap Air 23

Bab 3. Metode Penelitian

3.1. Alat dan Bahan 24

3.1.1. Alat 24

3.1.2. Bahan 25

3.2.1. Pengambilan Serat Nenas 26 3.2.2. Proses Grafting Maleat Anhidrat Kedalam Polipropilena 26

3.2.3. Pemurnian PP-g-MA 26

3.2.4. Menghitung Derajat Grafting 27

3.2.5. Uji Spektroskopi FTIR 27

3.2.6. Proses Pembuatan Komposit PP/PP-g-MA/Serat Nenas 27

3.2.7. Uji Tarik 28

3.2.8. Uji Kerapatan 29

3.2.9. Uji Daya Serap Air 29

3.3. Bagan Penelitian 30

3.3.1. Proses Grafting PP dengan Maleat Anhidrat 30

3.3.2. Proses Pemurnian PP-g-MA 31

3.3.3. Menghitung Derajat Grafting 32

3.3.4. Proses Analisis FT-IR 32

3.3.5. Proses Persiapan Serat Nenas 33

3.3.6. Proses Alkalisasi Serat Nenas 33

3.3.7. Proses Pencampuran PP/PP-g-MA/Serat Nenas 34

Bab 4. Hasil dan Pembahasan 35

4.1. Pembuatan PP-g-MA 35

4.2. Analisa FT-IR PP-g-MA 35

4.3. Analisa Kekuatan Tarik dan Kemuluran Komposit

PP/PP-g-MA/serat nenas 36

4.3.1. Uji Tarik Dengan Variasi Berat PP dan PP-g-MA 37 4.3.2. Uji Tarik Dengan Variasi Panjang Serat 40 4.4. Analisa Kerapatan dan Daya Serap Air Kompsosit PP/PP-g-

MA/Serat nenas 42

4.4.1. Kerapatan 42

4.4.1.1. Kerapatan dengan Variasi Berat PP dan PP-g-MA 43 4.4.1.2. Kerapatan dengan Variasi Panjang Serat 44

4.4.2. Daya Serap Air 46

4.4.2.1. Daya Serap Air dengan Variasi Berat PP dan 46 PP-g-MA

4.4.2.2. Daya Serap Air dengan Variasi Panjang Serat 48

Bab 5. Kesimpulan dan Saran 50

5.1. Kesimpulan 50

5.2. Saran 51

Daftar Pustaka 52

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel Judul Halaman

2.3.1 Sifat Fisik dan Mekanik Serat Nenas 10

2.3.2. Komposisi Serat Nenas 11

2.11.2.1. Ukuran Spesimen Bentuk Dumbell Tipe I ASTM D-638 22 4.1.1. Data Hasil Pencampuran Bahan Polimer 35 4.2.1. Bilangan Gelombang FT-IR Polipropilena 36 4.2.2. Bilangan Gelombang PP-g-MA Setelah Pemurnian 36 4.3.1.1. Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemuluran

Komposit PP/PP-g-MA/Serat Nenas 37

4.3.2.1. Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemuluran dengan 40 Variasi Panjang Serat

4.4.1.1. Kerapatan Komposit Variasi Berat PP dan PP-g-MA 43 4.4.1.2.1. Kerapatan Komposit dengan Variasi Panjang Serat 44 4.4.2.1.1. Daya Serap Air dengan Waktu Perendaman 2 Jam 46

(Variasi Berat PP dan PP-g-MA)

4.4.2.1.2. Daya Serap air dengan Waktu Perendaman 24 Jam 47 (Variasi Berat PP dna PP-g-MA)

4.4.2.2.1. Daya Serap Air dengan Waktu Perendaman 2 Jam 48 (Variasi Panjang Serat)

4.4.2.2.2. Daya Serap Air dengan Waktu Perendaman 24 Jam

(Variasi Panjang Serat) 48

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman Gambar

2.2.1. Buah Nenas 9

2.5.1. Struktur Propilena 12

2.6.1. Struktur Maleat Anhidrat 14

2.9.1. Mekanisme Reaksi Serat dengan PP-g-MA 17 2.11.2.1. Bentuk Spesimen Dumbbell Tipe I ASTM D-638 22 4.3.1.1. Grafik Kekuatan Tarik (Mpa) dari Komposit PP/

PP-g-MA/Serat Nenas 38

4.3.1.2. Grafik Kemuluran (%) dari Komposit PP/PP-g-MA/ 39 Serat Nenas

4.3.2.1. Grafik Hubungan Panjang Serat dengan Kekuatan 41 Tarik

4.3.2.2. Grafik Hubungan Panjang Serat dengan Kemuluran 42 4.4.1.1. Grafik Hubungan Antara Variasi Komposit dengan 44

Densitas

4.4.1.2. Grafik Hubungan Antara Densitas dan Panjang 45 Serat

4.4.2.1. Grafik Daya Serap Air (Variasi Komposisi) 47 4.4.2.2.1. Grafik Daya Serap Air (Variasi Panjang Serat) 49

DAFTAR SINGKATAN

PP = Polipropilena

PP-g-MA = Polipropilena grafting Maleat Anhidrat FT-IR = Fourier Transform- Infra Red

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

Lampiran

1. Perhitungan 55

1.1. Kekuatan Tarik 55

1.2. Kemuluran 56

1.3. Kerapatan 56

1.4. Daya Serap Air 57

1.5. Derajat Grafting 57

2. Hasil Spektrum FT-IR 58

2.1. Spektrum FT-IR PP Murni 58

2.2.Spektrum FT-IR PP-g-MA murni 60

3. Gambar Penelitian 62