KARAKTERISASI PAPAN KOMPOSIT BERBAHAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA DAN HIGH DENSIT POLETHYLENE.
KARAKTERISASI PAPAN KOMPOSIT BERBAHAN
SERBUK TEMPURUNG KELAPA DAN HIGH
DENSITY POLYETHYLENE
Oleh :
Dinie Rafiqie
NIM 4123240006
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sains
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2017
i
ii
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir pada tanggal 21 Juni 1995 di Medan, Sumatera Utara. Ibu
bernama Padlah Ali, S.Ag dan ayah bernama Syafaruddin, S.Ag. Penulis
merupakan anak tunggal.
Pada tahun 2000, penulis masuk SD Negeri 064965 Medan dan lulus pada
tahun 2006. Kemudian penulis melanjutkan pendidikan SMP Negeri 11 Medan
dan lulus pada tahun 2009. Pada tahun 2009, penulis melanjutkan sekolah di SMA
Negeri 7 Medan, lulus pada tahun 2012. Pada tahun yang sama penulis diterima di
Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Medan melalui jalur SNMPTN tertulis dan lulus ujian pada
tanggal 19 Januari 2017.
Kegiatan Intrakurikuler di Universitas Negeri Medan yang pernah penulis
ikuti yaitu HMJ (Himpunan Mahasiswa Jurusan) Fisika periode 2014-2015.
Selama kuliah penulis juga mengikuti kegiatan Ekstrakurikuler yakni HMI
(Himpunan Mahasiswa Islam) sebagai Ketua Umum KOHATI periode 20152016.
iii
KARAKTERISASI PAPAN KOMPOSIT BERBAHAN SERBUK
TEMPURUNG KELAPA DAN HIGH DENSIT POLETHYLENE
Dinie Rafiqie (4123240006)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pengolahan dan karakterisasi papan komposit
berbahan serbuk tempurung kelapa (STK) dan high density polyethylene (HDPE).
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui papan komposit berbahan serbuk
tempurung kelapa dan high density polyethylene yang terbaik sesuai dengan SNI
03-2105-2006 dengan empat perbandingan STK : HDPE (60:40; 55:45; 50:50;
45:55).
Metode yang dilakukan adalah dengan merefluks HDPE bersama dengan
compatibilizer yaitu Maleat Anhydride dan Benzoyl Peeroxide dengan
menambahkan xilene sebagai katalisator untuk mendapatkan HDPE aktif dalam
bentuk serbuk dengan suhu 1350C selama 90 menit. Kemudian HDPE aktif
dicampur bersama STK dan dicetak di cetakan berukuran 20 cm x 3 cm sesuai
dengan SNI 03-2105-2006 selama lebih kurang 1 jam. Selanjutnya dilakukan
pengujian mekanik dan pengujian fisis yaitu Modulus of Elasticity (MOE),
Modulus of Rupture (MOR), uji impak, densitas, dan porositas.
Dari hasil uji MOE, MOR, dan uji impak dihasilkan bahwa papan
komposit STK:HDPE dengan perbandingan 45:55 menghasilkan hasil dengan
nilai tertinggi yaitu 3575,3522 kgF/cm2, 145,6625 kgF/cm2, dan 0,0068 J/cm2.
Sementara hasil karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dihasilkan
papan komposit STK:HDPE dengan perbandingan 55:45 menghasilkan pola
dengan puncak tertinggi sebesar 15,850
Kata kunci : HDPE, Serbuk tempurung kelapa, uji mekanik, uji fisik, XRD.
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Swt yang telah memberikan
rahmat, kesehatan, berkat, dan hikmat kepada penulis sehingga penelitian skripsi
ini dapat diselesaikan sesuai yang di rencanakan. Adapun judul skripsi ini yang
berjudul “Karakterisasi Papan Komposit Berbahan Serbuk Tempurung Kelapa
dan High Density Polyethylene” disusun untuk memperoleh gelar Sarjana Sains,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada
pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini mulai dari pengajuan
proposal penelitian, pelaksanaan penelitian sampai penyusunan skripsi antara lain:
1. Rektor Universitas Negeri Medan Bapak Prof. Dr. Syawal Gultom,
M.Pd, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Medan Bapak Dr.Asrin Lubis, M.Pd, Ketua
Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Medan Bapak Dr. Alkhafi Maas Siregar, M.Si,
Ketua Prodi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Negeri Medan Bapak Dr. Makmur Sirait, M.Si
2. Dosen Pembimbing Skripsi Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc., Ph.D
yang telah banyak membimbing dan membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi. Bapak Mukti Hamjah Harahap selaku dosen
Penguji I, Bapak Dr. Eidi Sihombing, MS selaku dosen Penguji II,
dan Bapak Prof. Dr. Nurdin Bukit selaku dosen Penguji III
3. Dosen Pembimbing Akademik Ibu Dr. Eva Marlina Ginting, M.Si
yang selalu mendukung serta menyemangati penulis mulai dari
awal perkuliahan sampai selesai.
4. Bapak Winsyah Putra Ritonga, S.Pd, M.Si, Bapak Irfandi, S.Pd,
M.Si, dan Bapak Drs.Eddyanto, Ph.D yang turut membantu penulis
dalam menyelesaikan skripsi
5. Secara khusus kedua orang tua yang amat penulis sayangi,
Ayahanda Syafaruddin, S.Ag terkhusus kepada Ibunda Padlah Ali,
v
S.Ag yang penulis banggakan. Kepada Om dan Ibuk yang juga
selalu mendukung dan membantu penulis. Tanpa kalian penulis
takkan mampu menyelesaikan pendidikan ini sampai selesai.
Kalian yang telah memperjuangkan pendidikanku dengan jerih
payahnya.
6. Yang terkasih, yang selalu mendukung, membantu, menyemangati,
dan turut merasakan perjuangan penulis. Penulis ucapkan terima
kasih kepada Zulfahmi, S.Si
7. Kepada adik-adikku, Nadya Fasya, Farah Zulfakhira Wardah,
Indika Zakie Zikrya, Meisya Farisya.
8. Kepada Himpunanku. Tempatku banyak belajar. Seluruh keluaga
besar Himpunan Mahasiswa Islam Komisariat Fmipa Unimed.
Kepada seluruh pengurus KOHATI HMI Komisariat Fmipa
Unimed Periode 2015-2016.
9. Kepada rekan-rekan seperjuangan FISIKA Nondik 2012 terkhusus
yang
selalu
membantu
dan
mengingatkan
penulis
dalam
menyelesaikan skripsi (Srik, Ulfa, Dayah, Cindy, Lily, Irma,
Dayah, Lina, Yati, Martha).
10. Kepada Sahabat yang selalu mengingatkan, mendukung dan
menyemangati (Ifna Suci Amalia, S.Pd, Fitrah Yani Pasaribu, S.Pd,
dan Eva Wahyuni Harahap, S.Si)
11. Kepada Bg Edy yang telah mengizinkan penulis melakukan
penelitian di Laboratorium Polimer Kimia USU
Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam
menyelesaikan skripsi ini namun penulis menyadari masih banyak
kekurangan baik dari segi isi maupun tata bahasa dan penulisan,
untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun
demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi
pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Akhir kata penulis
ucapkan terima kasih. Wassalamu ‘alaikum warahmatullahi
wabarakatuh.
vi
Medan, Januari 2017
Penulis
Dinie Rafiqie
vii
DAFTAR ISI
Halaman
Lembaran Pengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vii
Daftar Gambar
x
Daftar Tabel
xii
Daftar Lampiran
xiii
BAB I Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Batasan Masalah
3
1.3. Rumusan Masalah
3
1.4. Tujuan Penelitian
4
1.5. Manfaat Penelitian
4
BAB II Tinjauan Pustaka
2.1. Komposit
5
2.1.1. Klasifikasi Komposit
5
2.1.2 Bagian Utama Komposit
6
2.2. Papan Komposit
9
2.3. Tempurung Kelapa
9
2.3.1. Pengaruh Ukuran Serbuk Tempurung Kelapa
2.4. Matriks
12
14
2.4.1.Polyethylene
14
2.4.2. High Density Polyethylene
15
2.5. Kompatibilizer
18
2.5.1. Maleat Anhydride (MAH)
18
2.5.2. Benzoyl Peroxide (BPO)
19
viii
2.6. Xylene
22
2.7. Sifat-Sifat Mekanis
23
2.7.1. Kekuatan Lentur
24
2.7.2. Kekuatan Patah
24
2.7.3. Kekuatan Impak
25
2.8. Sifat-Sifat Fisis
2.8.1. Porositas
27
2.8.2. Densitas
28
2.9. Scanning Electron Microscopy (SEM)
28
2.10. X-Ray Diffraction (XRD)
30
2.10.1. Prinsip Kerja XRD
30
2.10.2. Produksi
31
2.10.3. Difraksi
31
2.10.4. Deteksi
32
2.10.5. Interpretasi
33
BAB III Metode Penelitian
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
34
3.2. Alat dan Bahan
34
3.3. Prosedur Penelitian
35
3.3.1. Preparasi sampel
35
3.3.2. Perlakuan Terhadap HDPE
35
3.3.3. Pencampuran serbuk HDPE dan STK
36
3.3.4. Pembuatan komposit
36
3.4. Diagram alir pembuatan serbuk HDPE
37
3.5 Diagram Alir Pembuatan Papan Komposit
38
3.6. Uji keteguhan lentur (MOE) dan keteguhan patah (MOR)
39
3.7. Uji impak
39
3.8. Uji fisis
41
3.8.1. Densitas
41
3.8.2. Porositas
41
ix
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil uji mekanik
42
4.1.1. Hasil pengujian MOR
42
4.1.2. Hasil pengujian MOE
42
4.1.3. Hasil pengujian impak
43
4.2. Analisa morfologi dengan uji SEM
44
4.3. Hasil Uji XRD
45
4.4. Hasil uji Fisis
49
4.4.1. Porositas
49
4.4.2. Densitas
50
4.5. Pembahasan
4.5.1. Uji MOR
50
4.5.2. Uji MOE
51
4.5.3. Uji Kuat Impak
52
4.5.4. Analisa SEM
54
4.5.5. Uji XRD
55
4.5.6. Uji Porositas
56
4.5.7. Uji Densitas
57
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
58
5.2. Saran
59
DAFTAR PUSTAKA
60
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Klasifikasi bahan komposit secara umum
8
Gambar 2.2. Papan komposit
9
Gambar 2.3. Tempurung kelapa
10
Gambar 2.4. Struktur kimia polyethylene
14
Gambar 2.5. Struktur kimia high density polyethylene(HDPE)
16
Gambar 2.6. Struktur kimia Maleat Anhydride (MA)
19
Gambar 2.7. Mekanisme dekomposisi benzoyl peroxide
20
Gambar 2.8. Sediaan dari Xylene dan etilbenzena
22
Gambar 2.9. Metode charpy
26
Gambar 2.10. Metode izod
26
Gambar 2.11. SEM
29
Gambar 2.12. Skema SEM
30
Gambar 2.13. Komponen-komponen XRD
31
Gambar 2.14. Tabung Sinar-X
31
Gambar 2.15. Difraksi radiasi sinar-X
32
Gambar 2.16. Deteksi dan interpretasi difraksi sinar-X
32
Gambar 3.1. Diagram alir pembuatan serbuk HDPE (matriks)
37
Gambar 3.2. Diagram alir pembuatan papan komposit
38
Gambar 3.3. Gambar penyangga alat uji lentur
39
Gambar 3.4. Gambar alat uji impak dengan memasukkan
data pendulum weight, specimen width, angle cal.
40
Gambar 3.5. Gambar alat uji impak dengan data present angle,
impact angle, energy, strenght
40
Gambar 4.1. Nilai Modulus of Rupture
42
Gambar 4.2. Nilai Modulus of Elasticity
43
Gambar 4.3. Hasil Uji Kuat Impak
43
Gambar 4.4. Uji SEM Papan Komposit sampel 3
44
Gambar 4.5. Pola hasil XRD papan komposit dengan
perbandingan STK:HDPE (60:40)
45
xi
Gambar 4.6.Pola difraksi XRD papan komposit dengan
perbandingan STK:HDPE (60:40) menggunakan
aplikasi Match
45
Gambar 4.7.Pola difraksi XRD papan komposit dengan perbandingan
STK:HDPE (60:40)
46
Gambar 4.8. Pola difraksi XRD papan komposit dengan
perbandingan STK:HDPE (55:45) menggunakan
aplikasi Match
46
Gambar 4.9. Pola difraksi XRD papan komposit dengan perbandingan
STK:HDPE (55:45)
46
Gambar 4.10. Pola difraksi XRD papan komposit dengan perbandingan
STK:HDPE (50:50) menggunakan aplikasi Match
47
Gambar 4.11. Pola difraksi XRD papan komposit dengan perbandingan
STK:HDPE (50:50)
47
Gambar 4.12. Pola difraksi XRD papan komposit dengan perbandingan
STK:HDPE (45:55) menggunakan aplikasi Match
48
Gambar 4.13. Pola difraksi XRD papan komposit dengan perbandingan
STK:HDPE (45:55)
48
Gambar 4.14. Hasil uji porositas
49
Gambar 4.15. Grafik hasil uji densitas
50
Gambar 4.16. Uji SEM Papan Komposit sampel 3 dengan perbandingan serbuk
tempurung kelapa : HDPE (50:50) (a) perbesaran 500 X (b)
perbesaran 1000 X
54
Gambar 4.17. Pola hasil XRD papan komposit dengan perbandingan STK:HDPE
(50:50) yang menghasilkan bentuk kristal
55
Gambar 4.18. Pola hasil XRD papan komposit dengan perbandingan STK:HDPE
(45:55) yang menghasilkan bentuk kristal
56
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Komposisi Tempurung Kelapa
12
Tabel 2.2.
Ukuran Serbuk Tempurung Kelapa
13
Tabel 2.3.
Sifat Fisik dan mekanik HDPE
17
Tabel 2.4.
Sifat-sifat Maleat Anhidrat
19
Tabel 2.5.
Sifat fisik dan mekanik Benzoyl Peroxide
20
Tabel 2.6.
Sifat Fisik dan mekanik papan komposit
dengan standar SNI 03-2105-2006
dan JIS A 5908-2003
23
Tabel 3.2.1
Alat Penelitian
34
Tabel 3.2.2
Bahan Penelitian
34
Tabel 3.4.1
Komposisi Perbandingan Matriks Bahan
35
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
SK Dosen pembimbing skripsi
61
Lampiran 2
Surat penelitian
62
Lampiran 3
Surat balasan penelitian
63
Lampiran 4
Hasil uji XRD
64
Lampiran 5
Hasil uji kuat lentur
140
Lampiran 6
Hasil uji impak
143
Lampiran 7
Hasil uji fisis
145
Lampiran 8
Dokumentasi penelitian
146
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Perkembangan bahan papan komposit merupakan hasil suatu rekayasa
perpaduan antara unsur material menjadi bahan sesuai kebutuhan. Papan komposit
tidak hanya dari papan komposit serat sintesis tetapi juga mengarah ke papan
komposit serat natural (alam). Penggunaan berbagai macam bahan baku dalam
suatu produk komposit sangat memungkinkan pada masa mendatang seiring
dengan timbulnya berbagai desakan seperti isu lingkungan, kelangkaan sumber
daya alam, tuntutan konsumen atas kualitas yang semakin tinggi, imajinasi,
pengetahuan dan penguasaan ilmu yang semakin tinggi serta berbagai faktor lain
yang merangsang terciptanya produk komposit berkualitas tinggi dan bahan baku
berkualitas rendah (Lusita, 2015).
Berbagai usaha telah dilakukan untuk menggantikan pemakaian kayu/papan.
Beberapa bahan pengganti alternatif seperti pemakaian metal, baja, aluminium
serta plastik telah dicoba. Akan tetapi karena faktor berat jenis yang tinggi serta
ketahanannya terhadap lingkungan yang rendah ataupun harga yang tinggi
mengakibatkan kurang diminati dan kepopulerannya turun (Farid, 2011).
Penerapan teknologi papan komposit banyak digunakan sebagai aplikasi
pada proses manufaktur sebagai material baru. Material papan komposit mampu
menggeser dominasi logam dalam aplikasi dan struktural. Pemanfaatan papan
komposit sudah semakin luas seperti pada peralatan olahraga, transportasi,
peralatan rumah tangga serta equipment dalam teknologi aerospace. Di Asia
khususnya Jepang, pada tahun 2005 sekitar 88% komponen otomotif telah didaur
ulang, sedangkan pada tahun 2015 ditargetkan komponen yang dapat didaur ulang
meningkat menjadi sekitar 95%. Keuntungan penggunaan material papan
komposit ini antara lain; rasio antara kekuatan dan densitasnya cukup tinggi
(ringan), murah, dan proses pembuatannya mudah. (Hendri, 2014)
Kayu sebagai salah satu bahan bangunan yang memiliki corak serat yang
beragam dan bernilai tinggi sehingga memancarkan keindahan dan kehangatan
alami sampai saat ini masih sulit ditandingi, bahkan tidak tergantikan oleh
2
material lain (Himawan, 2007). Seperti yang kita ketahui, kayu merupakan
material
yang
paling
banyak
digunakan
dan
dibutuhkan.
Sehingga
ketersediaannya di alam semakin lama akan semakin berkurang. Salah satu
alternatif untuk mengatasi kekurangan bahan baku kayu adalah dengan mengganti
kayu yang biasa digunakan dengan produk papan komposit yang dibuat dari
bahan-bahan non kayu. Salah satu contoh dari bahan non kayu tersebut adalah
serbuk tempurung kelapa yang potensinya cukup besar tetapi pemanfaatannya
belum optimal. (Febriana, 2013)
Industri pengolahan kelapa umumnya masih terfokus kepada pengolahan
hasil daging buah sebagai hasil utama, sedangkan industri yang mengolah hasil
samping buah (by-product) seperti: air, sabut, dan tempurung kelapa masih secara
tradisional dan berskala kecil, padahal potensi ketersediaan bahan baku untuk
membangun industri pengolahannya masih sangat besar. Sebagai negara
kepulauan dan berada di daerah tropis dan kondisi agroklimat yang men-dukung,
Indonesia merupakan negara penghasil kelapa yang utama di dunia. Pada tahun
2000, luas area tanaman kelapa di Indonesia mencapai 3,76 juta Ha, dengan total
produksi diperkirakan sebanyak 14 milyar butir kelapa,yang sebagian besar (95
%) merupakan perkebunan rakyat. Menurut data Ditjen Perkebunan tahun 2009,
luas areal kebun kelapa di Indonesia sekitar 3,789 juta ha yang tersebar di 33
daerah tanam di Sulawesi, Jawa, Kalimantan, Nusa Tenggara, Sulawesi, Maluku,
Irian, dan diperkirakan mampu menghasilkan kelapa sekitar 3,3 juta ton/th. (Dwi,
2011)
Kayu merupakan bahan yang sebagian besar terdiri atas selulosa (40-50%),
hemiselulosa (20-30%), dan sejumlah kecil bahan inorganik dan ekstraktif.
Karenanya kayu mempunyai sifat yang hidrolik, kaku serta dapat terdegradasi
secara biologis.
Sifat-sifat tertentu menyebabkan kayu kurang cocok bila
digabungkan dengan material non-organik seperti plastik tanpa adanya
penambahan compatibilizer atau bahan aditif yang berfungsi untuk meningkatkan
kekompakan antara matriks dengan bahan pengisi. Tujuan penambahan
compatibilizer ini adalah untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis papan
komposit tersebut (Iswanto, 2011).
3
Komposit pada umumnya tersusun dari material pengikat (matriks) dan
material penguat yang disebut juga material pengisi (filler). Pada dasarnya
material komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih material yang berbeda
menjadi suatu bentuk mikroskopik, yang terbuat dari bermacam-macam
kombinasi sifat atau gabungan antara serat dan matrik. Bahan aditif yang akan
digunakan pada penelitian ini adalah Benzoyl Peroxida (BPO) dan Maleic
Anhydride (MAH). Penelitian Iswanto dan Febrianto (2005) menunjukkan bahwa
penambahan maleic anhydride (MAH) sebesar 6% dari berat plastik, dan Benzoyl
peroxide (BPO) sebanyak 15% dari berat MAH dapat meningkatkan modulus
elastisitas papan komposit dari serbuk kayu sengon dan PP daur ulang sebesar 1,7
kali (15352 kg/cm2) dibandingkan papan komposit tanpa penambahan MAH dan
BPO (8886 kg/cm2). Namun nilainya masih belum memenuhi standar yang
digunakan (JIS A 5908 1994). (Dina, 2011)
Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka peneliti ingin mencoba
melakukan penelitian menggunakan bahan dasar serbuk tempurung kelapa dan
High Density Polyethylene (HDPE) dengan judul “Karakterisasi Papan
Komposit Berbahan Serbuk Tempurung Kelapa dan High Density
Polyethylene (HDPE)”
1.2 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini batasan masalah yang dibahas meliputi:
1. Filler yang digunakan adalah serbuk tempurung kelapa
2. High Density Polyethylene (HDPE) sebagai matrik.
3. Sifat-sifat fisis yang diamati adalah densitas, porositas, XRD, dan SEM.
4. Sifat-sifat mekanis yang diamati adalah MOE, MOR, dan Uji kuat impak.
1.3 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah
1. Bagaimanakah sifat mekanis (MOE, MOR, dan uji kuat impak) papan
komposit yang terbuat dari HDPE dan Serbuk tempurung kelapa
(40%:60%), (45%:55%), (50%:50%), (55%:45%)?
4
2. Bagaimanakah sifat fisis (densitas, porositas, XRD, dan SEM) papan
komposit yang terbuat dari HDPE dan Serbuk tempurung kelapa
(40%:60%), (45%:55%), (50%:50%), (55%:45%)?
1.4 Tujuan Penelitian
1. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh variasi massa serbuk
tempurung kelapa dan HDPE terhadap sifat fisis (densitas, porositas,
XRD, dan SEM) dan sifat mekanis (MOE, MOR, uji impak).
2. Mendapatkan papan komposit dari bahan campuran serbuk tempurung
kelapa dan HDPE yang optimal.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah:
1. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi alternatif baru dalam mengganti
bahan kayu dengan non kayu mengingat kebutuhan akan kayu yang terus
meningkat.
2. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi informasi mengenai potensi serat
tempurung kelapa yang dapat menghasilkan suatu bahan baru yang
berkualitas.
3. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi referensi untuk penelitian
selanjutnya yang memanfaatkan serat alam dan perekat yang berbeda
untuk bahan komposit.
58
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa:
1. Secara umum sifat fisis dan mekanis dari hasil penelitian papan komposit
yang dihasilkan tergolong baik dan memenuhi standar yang ditetapkan
SNI 03-2105-2006 kecuali nilai modulus of rupture (MOR).
2. Untuk pengujian mekanis didapatkan hasil sebagai berikut: pada uji
modulus of elasticity (MOE) memiliki nilai tertinggi pada komposisi
45:55 sebesar 3575,3522 kgF/cm2 dan nilai terendah pada komposisi 60:40
sebesar 440,98358 kgF/cm2 dengan rata-rata 79,12847 kgF/cm 2.
Berdasarkan SNI 03-2105-2006 maka nilai MOE yang dihasilkan sesuai
dengan yang diharapkan. Pada uji modulus of rupture (MOR) memiliki
nilai tertinggi pada komposisi 45:55 sebesar 145,6625 kgF/cm2 dan nilai
terendah pada komposisi 60:40 sebesar 17,966 kgF/cm2 dengan rata-rata
1974,16502 kgF/cm2. Sementara pada uji impak nilai tertinggi pada
komposisi 45:55 sebesar 0,0068 J/cm2 dan nilai terendah 60:40 sebesar
0,00303 J/cm2 dengan rata-rata 0,00448 J/cm2.
3. Untuk pengujian fisis didapatkan hasil sebegai berikut: pada uji densitas
(kerapatan) dengan nilai tertinggi pada komposisi 55:45 sebesar 0,70298
gr/cm3 dan nilai terendah pada komposisi 50:50 sebesar 0,58929 gr/cm3
dengan rata-rata 0,64615 gr/cm 3. Berdasarkan SNI 03-2105-2006 hasil uji
densitas sesuai dengan yang diharapkan. Pada uji porositas nilai tertinggi
pada komposisi 60:40 sebesar 0,00019% dan terendah pada komposisi
50:50 sebesar 0,00011% dengan rata-rata 0,00015%. Berdasarkan SNI 032105-2006 hasil uji sesuai dengan yang diharapkan.
4. Hasil uji XRD masing-masing sampel memiliki puncak tertinggi sebagai
berikut: komposisi 60:40 sebesar 2 : 12,220; komposisi 55:45 sebesar 2
: 15,850; komposisi 50:50 sebesar 2 : 12,200; dan komposisi 45:55
sebesar 2 : 13,860.
59
5. Hasil uji morfologi menunjukkan bahwa papan komposit dengan
komposisi 50:50 merupakan morfologi terbaik dikarenakan minimnya
ruang kosong diantara matriks dan filler.
5.2. Saran
1. Pada saat pencetakan sebaiknya campuran antara serbuk tempurung kelapa
dan high density polethylene (HDPE) aktif dilakukan dengan padat agar
tidak ada rongga antara filler dan matriks.
2. Penggunaan sampel sebaiknya lebih banyak lagi untuk variasi antara
bahan pengisi (serbuk tempurung kelapa) dan matriks (HDPE) untuk
menemukan hubungan yang lebih erat lagi.
60
DAFTAR PUSTAKA
Abrido, H., Leonard, J., Maulida, (2012), Pengaruh Penggunaan Larutan Alkali
Dalam Kekuatan Bentur Dan Uji Degradasi Pada Komposit Termoplastik
Berpengisi Serbuk Serabut Kelapa. Jurnal Teknik Kimia USU.
Addriyanus, Tommy, Halimatuddahliana, (2015), Pengaruh Komposisi Dan
Ukuran Serbuk Kulit Kerang Darah (Anadora Granosa) Terhadap
Kekuatan Tarik Dan Kekuatan Bentur Dari Komposit Epoksi-Ps/Serbuk
Kulit Kerang Darah, Jurnal Teknik Kimia USU 4(4).
Agunsoye, J.O., Isaac T.S., dan Samuel, S.O., (2012), Study of Mechanical
Behaviour of Coconut Shell Reinforced Polymer Matrix Composite,
Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering 11:
774-779.
Agustinawati, D., (2014), Analisa XRD dan SEM pada Lapisan Tipis TiC Setelah
Uji Oksidasi, Jurnal Teknik Pomits 3(2): 2337-9721.
Arbintarso, E.S., (2009), Tinjauan Kekuatan Lengkung Papan Serat Sabut Kelapa
Sebagai Bahan Teknik, Jurnal Teknologi 2(1): 53-60.
Atuanya, C. U., Ibhadode, A. O. A., dan Igboanugo, C. U., (2011), Potential of
Using Recycled Low-Density Polyethylene in Wood Composites Board,
Tribology in industry 33(1).
Charoenvai, S., (2014), A New Material from Recycled HDPE and Durian Peel
Fiber, The 5th TSME International Conference on Mechanical
Engineering 17-19th December 2014, The Empress, Chiang Mai.
Clareyna, E.D., Mawarni, L.D., (2013), Pembuatan dan Karakteristik Komposit
Polimer Berpenguat Bagase, Jurnal Teknik Pomits 2(2) : 2337-3539.
Atuanya, C.U., Solomon, N., (2011), Evaluation of the Mechanical Properties of
Recycled Polyethylene/Iroko wood Saw Dust particulate Composite, 20904304, J. Basic. Appl. Sci. Res. 1(12)2806-2810.
Fatih, E., Mehmet, A., (2014), Investigating Some Physical Properties of
Composite Board, Produced from Sunflower Stalks, Designed
Horizontally, Ekoloji 23 (90): 40-48.
Firman, S.H., dkk., (2015), Studi Sifat Mekanik dab Morfologi Komposit Serat
Daun Nanas-Epoxy Ditinjau Dari Fraksi Massa Dengan Orientasi Serat
Acak, Jurnal Sains dan Pendidikan Fisika 11(2).
Hendronursito, Y., (2015), Uji Fisis Papan Partikel Akar Alang-Alang Sesuai
Standar SNI 03-2105-2006 8 (1).
61
Hussain, S.A., Pandurangadu, Dr.V., dan Palanikuamr, Dr.K., (2011), Mechanical
Properties Of Green Coconut Fiber Reinforced Hdpe Polymer Composite,
International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST) 3
(11).
Idris, U.D., Aigbodion, V. S., Atuanya, C. U., dan J., Abdullahi, (2011), Eco
Friendly (Water Melon Peels): Alternatives to Wood-based Particleboard
Composites, Tribology in industry 33(4).
Lestari, R.T., (2013), Sifat Papan Partikel Tanpa Perekat Dari Tandan Kosong
Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.), Widyariset 16(2): 219-226.
Lusiana, R., Ardiansah, Y., (2015), Pemanfaatan Limbaj Tandan Kosong Kelapa
Sawit Sebagai Papan Komposit Dengan Variasi Panjang Serat, Jurnal
Teknik Mesin Untirta 1(1): 2407-7852.
Muhammad, F., Hisbullah, dan Iskandar, (2011), Pembuatan Papan Komposit
Dari Plastik Daur Ulang dan Serbuk Kayu serta Jerami Sebagai Filler,
Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan 8(1): 17-22.
Nurdin, H., (2014), Analisis Kekuatan Bending pada Papan Komposit Serat,
Prosiding Konvensi Nasional Asosiasi Pendidikan Teknologi dan
Kejuruan (APTEKINDO) ke 7 FPTK Universitas Pendidikan Indonesia,
Bandung ,13 sd.14 November 2014.
Nurhajati,D.W., Indrajati, I.N., (2011), Kualitas Komposit Serbuk Sabut Kelapa
Dengan Matrik Sampah Styrofoam Pada Berbagai Jenis Compatibilizer,
Jurnal Riset Industri 5(2): 143-151.
Nurhidayat, A., dkk., (2013), Pengaruh Fraksi Volume Pada Pembuatan Komposit
HDPE Limbah-Cantula dan Berbagai Jenis Perekat Dalam Pembuatan
Laminate 14(2).
Chee, P., Talib,R., Yusof, Y., dan Chin, N., (2010), Mechanical And Physical
Properties Of Oil Palm Derived Cellulose-Ldpe Biocomposites As
Packaging Material, International Journal of Engineering and Technologi
7(1): 26-32.
Pramono, A.E., Rebet, I., Zulfia, A., dan Subyakto, (2015), Tensile and Shear
Punch Properties of Bamboo Fibers Reinforced Polymer Composites,
International Journal of Composite Materials 2015 5(1): 9-17.
Reddy, T.B., (2013), Mechanical Performance Of Green Coconut Fiber/Hdpe
Composites, Int. Journal of Engineering Research and Applications 3(6):
1262-1270.
62
Sakinah, S., dkk., (2016), Pengaruh Diameter dan Panjang Serat Pelepah Sawit
Terhadap Sifat dan Morfologi Wood Plastic Composite (WPC), Jom
FTEKNIK 3(2).
Santoso, A., Pari, G., (2015), Sifat Papan Partikel Daur Ulang Rendah Emisi
Formaldehida,ISSN: 0216-4329 Terakreditasi, Jurnal Penelitian Hasil
Hutan 33(1).
Tahta, A., dkk., (2012), Sintesis dan Karakterisasi XRD Multiferroik BiFeO3
Didoping Pb, Jurnal Sains dan Seni ITS 1(1).
Trisna, H., Mahyudin, A., (2012), Analisis Sifat Fisis dan Mekanis Papan
Komposit Gipsum Serat Ijuk Dengan Penambahan Boraks (Dinatrium
Tetraborat Decahydrate), Jurnal Fisika Unand 1(1).
Wardani, L., dkk., (2015), Kualitas Papan Zephyr Pelepah Sawit dan Papan
Komposit Komersial Sebagai Bahan Bangunan 22(2).
Wulandari, F.T., (2013), Produk Papan Komposit Dengan Pemanfaatan Limbah
Non Kayu, Media Bina Ilmiah 7(6).
Zulfiana, D., Kusumah, S.S., (2014), Ketahanan Papan Komposit Dari Pelepah
Sagu (Metroxylon Sago Rottb.) Terhadap Jamur Pelapuk Dan Rayap
Tanah, Jurnal Penelitian Hasil Hutan 32(4): 253-262.
SERBUK TEMPURUNG KELAPA DAN HIGH
DENSITY POLYETHYLENE
Oleh :
Dinie Rafiqie
NIM 4123240006
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sains
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2017
i
ii
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir pada tanggal 21 Juni 1995 di Medan, Sumatera Utara. Ibu
bernama Padlah Ali, S.Ag dan ayah bernama Syafaruddin, S.Ag. Penulis
merupakan anak tunggal.
Pada tahun 2000, penulis masuk SD Negeri 064965 Medan dan lulus pada
tahun 2006. Kemudian penulis melanjutkan pendidikan SMP Negeri 11 Medan
dan lulus pada tahun 2009. Pada tahun 2009, penulis melanjutkan sekolah di SMA
Negeri 7 Medan, lulus pada tahun 2012. Pada tahun yang sama penulis diterima di
Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Medan melalui jalur SNMPTN tertulis dan lulus ujian pada
tanggal 19 Januari 2017.
Kegiatan Intrakurikuler di Universitas Negeri Medan yang pernah penulis
ikuti yaitu HMJ (Himpunan Mahasiswa Jurusan) Fisika periode 2014-2015.
Selama kuliah penulis juga mengikuti kegiatan Ekstrakurikuler yakni HMI
(Himpunan Mahasiswa Islam) sebagai Ketua Umum KOHATI periode 20152016.
iii
KARAKTERISASI PAPAN KOMPOSIT BERBAHAN SERBUK
TEMPURUNG KELAPA DAN HIGH DENSIT POLETHYLENE
Dinie Rafiqie (4123240006)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pengolahan dan karakterisasi papan komposit
berbahan serbuk tempurung kelapa (STK) dan high density polyethylene (HDPE).
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui papan komposit berbahan serbuk
tempurung kelapa dan high density polyethylene yang terbaik sesuai dengan SNI
03-2105-2006 dengan empat perbandingan STK : HDPE (60:40; 55:45; 50:50;
45:55).
Metode yang dilakukan adalah dengan merefluks HDPE bersama dengan
compatibilizer yaitu Maleat Anhydride dan Benzoyl Peeroxide dengan
menambahkan xilene sebagai katalisator untuk mendapatkan HDPE aktif dalam
bentuk serbuk dengan suhu 1350C selama 90 menit. Kemudian HDPE aktif
dicampur bersama STK dan dicetak di cetakan berukuran 20 cm x 3 cm sesuai
dengan SNI 03-2105-2006 selama lebih kurang 1 jam. Selanjutnya dilakukan
pengujian mekanik dan pengujian fisis yaitu Modulus of Elasticity (MOE),
Modulus of Rupture (MOR), uji impak, densitas, dan porositas.
Dari hasil uji MOE, MOR, dan uji impak dihasilkan bahwa papan
komposit STK:HDPE dengan perbandingan 45:55 menghasilkan hasil dengan
nilai tertinggi yaitu 3575,3522 kgF/cm2, 145,6625 kgF/cm2, dan 0,0068 J/cm2.
Sementara hasil karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dihasilkan
papan komposit STK:HDPE dengan perbandingan 55:45 menghasilkan pola
dengan puncak tertinggi sebesar 15,850
Kata kunci : HDPE, Serbuk tempurung kelapa, uji mekanik, uji fisik, XRD.
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Swt yang telah memberikan
rahmat, kesehatan, berkat, dan hikmat kepada penulis sehingga penelitian skripsi
ini dapat diselesaikan sesuai yang di rencanakan. Adapun judul skripsi ini yang
berjudul “Karakterisasi Papan Komposit Berbahan Serbuk Tempurung Kelapa
dan High Density Polyethylene” disusun untuk memperoleh gelar Sarjana Sains,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada
pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini mulai dari pengajuan
proposal penelitian, pelaksanaan penelitian sampai penyusunan skripsi antara lain:
1. Rektor Universitas Negeri Medan Bapak Prof. Dr. Syawal Gultom,
M.Pd, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Medan Bapak Dr.Asrin Lubis, M.Pd, Ketua
Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Medan Bapak Dr. Alkhafi Maas Siregar, M.Si,
Ketua Prodi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Negeri Medan Bapak Dr. Makmur Sirait, M.Si
2. Dosen Pembimbing Skripsi Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc., Ph.D
yang telah banyak membimbing dan membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi. Bapak Mukti Hamjah Harahap selaku dosen
Penguji I, Bapak Dr. Eidi Sihombing, MS selaku dosen Penguji II,
dan Bapak Prof. Dr. Nurdin Bukit selaku dosen Penguji III
3. Dosen Pembimbing Akademik Ibu Dr. Eva Marlina Ginting, M.Si
yang selalu mendukung serta menyemangati penulis mulai dari
awal perkuliahan sampai selesai.
4. Bapak Winsyah Putra Ritonga, S.Pd, M.Si, Bapak Irfandi, S.Pd,
M.Si, dan Bapak Drs.Eddyanto, Ph.D yang turut membantu penulis
dalam menyelesaikan skripsi
5. Secara khusus kedua orang tua yang amat penulis sayangi,
Ayahanda Syafaruddin, S.Ag terkhusus kepada Ibunda Padlah Ali,
v
S.Ag yang penulis banggakan. Kepada Om dan Ibuk yang juga
selalu mendukung dan membantu penulis. Tanpa kalian penulis
takkan mampu menyelesaikan pendidikan ini sampai selesai.
Kalian yang telah memperjuangkan pendidikanku dengan jerih
payahnya.
6. Yang terkasih, yang selalu mendukung, membantu, menyemangati,
dan turut merasakan perjuangan penulis. Penulis ucapkan terima
kasih kepada Zulfahmi, S.Si
7. Kepada adik-adikku, Nadya Fasya, Farah Zulfakhira Wardah,
Indika Zakie Zikrya, Meisya Farisya.
8. Kepada Himpunanku. Tempatku banyak belajar. Seluruh keluaga
besar Himpunan Mahasiswa Islam Komisariat Fmipa Unimed.
Kepada seluruh pengurus KOHATI HMI Komisariat Fmipa
Unimed Periode 2015-2016.
9. Kepada rekan-rekan seperjuangan FISIKA Nondik 2012 terkhusus
yang
selalu
membantu
dan
mengingatkan
penulis
dalam
menyelesaikan skripsi (Srik, Ulfa, Dayah, Cindy, Lily, Irma,
Dayah, Lina, Yati, Martha).
10. Kepada Sahabat yang selalu mengingatkan, mendukung dan
menyemangati (Ifna Suci Amalia, S.Pd, Fitrah Yani Pasaribu, S.Pd,
dan Eva Wahyuni Harahap, S.Si)
11. Kepada Bg Edy yang telah mengizinkan penulis melakukan
penelitian di Laboratorium Polimer Kimia USU
Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam
menyelesaikan skripsi ini namun penulis menyadari masih banyak
kekurangan baik dari segi isi maupun tata bahasa dan penulisan,
untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun
demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi
pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Akhir kata penulis
ucapkan terima kasih. Wassalamu ‘alaikum warahmatullahi
wabarakatuh.
vi
Medan, Januari 2017
Penulis
Dinie Rafiqie
vii
DAFTAR ISI
Halaman
Lembaran Pengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vii
Daftar Gambar
x
Daftar Tabel
xii
Daftar Lampiran
xiii
BAB I Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Batasan Masalah
3
1.3. Rumusan Masalah
3
1.4. Tujuan Penelitian
4
1.5. Manfaat Penelitian
4
BAB II Tinjauan Pustaka
2.1. Komposit
5
2.1.1. Klasifikasi Komposit
5
2.1.2 Bagian Utama Komposit
6
2.2. Papan Komposit
9
2.3. Tempurung Kelapa
9
2.3.1. Pengaruh Ukuran Serbuk Tempurung Kelapa
2.4. Matriks
12
14
2.4.1.Polyethylene
14
2.4.2. High Density Polyethylene
15
2.5. Kompatibilizer
18
2.5.1. Maleat Anhydride (MAH)
18
2.5.2. Benzoyl Peroxide (BPO)
19
viii
2.6. Xylene
22
2.7. Sifat-Sifat Mekanis
23
2.7.1. Kekuatan Lentur
24
2.7.2. Kekuatan Patah
24
2.7.3. Kekuatan Impak
25
2.8. Sifat-Sifat Fisis
2.8.1. Porositas
27
2.8.2. Densitas
28
2.9. Scanning Electron Microscopy (SEM)
28
2.10. X-Ray Diffraction (XRD)
30
2.10.1. Prinsip Kerja XRD
30
2.10.2. Produksi
31
2.10.3. Difraksi
31
2.10.4. Deteksi
32
2.10.5. Interpretasi
33
BAB III Metode Penelitian
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
34
3.2. Alat dan Bahan
34
3.3. Prosedur Penelitian
35
3.3.1. Preparasi sampel
35
3.3.2. Perlakuan Terhadap HDPE
35
3.3.3. Pencampuran serbuk HDPE dan STK
36
3.3.4. Pembuatan komposit
36
3.4. Diagram alir pembuatan serbuk HDPE
37
3.5 Diagram Alir Pembuatan Papan Komposit
38
3.6. Uji keteguhan lentur (MOE) dan keteguhan patah (MOR)
39
3.7. Uji impak
39
3.8. Uji fisis
41
3.8.1. Densitas
41
3.8.2. Porositas
41
ix
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil uji mekanik
42
4.1.1. Hasil pengujian MOR
42
4.1.2. Hasil pengujian MOE
42
4.1.3. Hasil pengujian impak
43
4.2. Analisa morfologi dengan uji SEM
44
4.3. Hasil Uji XRD
45
4.4. Hasil uji Fisis
49
4.4.1. Porositas
49
4.4.2. Densitas
50
4.5. Pembahasan
4.5.1. Uji MOR
50
4.5.2. Uji MOE
51
4.5.3. Uji Kuat Impak
52
4.5.4. Analisa SEM
54
4.5.5. Uji XRD
55
4.5.6. Uji Porositas
56
4.5.7. Uji Densitas
57
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
58
5.2. Saran
59
DAFTAR PUSTAKA
60
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Klasifikasi bahan komposit secara umum
8
Gambar 2.2. Papan komposit
9
Gambar 2.3. Tempurung kelapa
10
Gambar 2.4. Struktur kimia polyethylene
14
Gambar 2.5. Struktur kimia high density polyethylene(HDPE)
16
Gambar 2.6. Struktur kimia Maleat Anhydride (MA)
19
Gambar 2.7. Mekanisme dekomposisi benzoyl peroxide
20
Gambar 2.8. Sediaan dari Xylene dan etilbenzena
22
Gambar 2.9. Metode charpy
26
Gambar 2.10. Metode izod
26
Gambar 2.11. SEM
29
Gambar 2.12. Skema SEM
30
Gambar 2.13. Komponen-komponen XRD
31
Gambar 2.14. Tabung Sinar-X
31
Gambar 2.15. Difraksi radiasi sinar-X
32
Gambar 2.16. Deteksi dan interpretasi difraksi sinar-X
32
Gambar 3.1. Diagram alir pembuatan serbuk HDPE (matriks)
37
Gambar 3.2. Diagram alir pembuatan papan komposit
38
Gambar 3.3. Gambar penyangga alat uji lentur
39
Gambar 3.4. Gambar alat uji impak dengan memasukkan
data pendulum weight, specimen width, angle cal.
40
Gambar 3.5. Gambar alat uji impak dengan data present angle,
impact angle, energy, strenght
40
Gambar 4.1. Nilai Modulus of Rupture
42
Gambar 4.2. Nilai Modulus of Elasticity
43
Gambar 4.3. Hasil Uji Kuat Impak
43
Gambar 4.4. Uji SEM Papan Komposit sampel 3
44
Gambar 4.5. Pola hasil XRD papan komposit dengan
perbandingan STK:HDPE (60:40)
45
xi
Gambar 4.6.Pola difraksi XRD papan komposit dengan
perbandingan STK:HDPE (60:40) menggunakan
aplikasi Match
45
Gambar 4.7.Pola difraksi XRD papan komposit dengan perbandingan
STK:HDPE (60:40)
46
Gambar 4.8. Pola difraksi XRD papan komposit dengan
perbandingan STK:HDPE (55:45) menggunakan
aplikasi Match
46
Gambar 4.9. Pola difraksi XRD papan komposit dengan perbandingan
STK:HDPE (55:45)
46
Gambar 4.10. Pola difraksi XRD papan komposit dengan perbandingan
STK:HDPE (50:50) menggunakan aplikasi Match
47
Gambar 4.11. Pola difraksi XRD papan komposit dengan perbandingan
STK:HDPE (50:50)
47
Gambar 4.12. Pola difraksi XRD papan komposit dengan perbandingan
STK:HDPE (45:55) menggunakan aplikasi Match
48
Gambar 4.13. Pola difraksi XRD papan komposit dengan perbandingan
STK:HDPE (45:55)
48
Gambar 4.14. Hasil uji porositas
49
Gambar 4.15. Grafik hasil uji densitas
50
Gambar 4.16. Uji SEM Papan Komposit sampel 3 dengan perbandingan serbuk
tempurung kelapa : HDPE (50:50) (a) perbesaran 500 X (b)
perbesaran 1000 X
54
Gambar 4.17. Pola hasil XRD papan komposit dengan perbandingan STK:HDPE
(50:50) yang menghasilkan bentuk kristal
55
Gambar 4.18. Pola hasil XRD papan komposit dengan perbandingan STK:HDPE
(45:55) yang menghasilkan bentuk kristal
56
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Komposisi Tempurung Kelapa
12
Tabel 2.2.
Ukuran Serbuk Tempurung Kelapa
13
Tabel 2.3.
Sifat Fisik dan mekanik HDPE
17
Tabel 2.4.
Sifat-sifat Maleat Anhidrat
19
Tabel 2.5.
Sifat fisik dan mekanik Benzoyl Peroxide
20
Tabel 2.6.
Sifat Fisik dan mekanik papan komposit
dengan standar SNI 03-2105-2006
dan JIS A 5908-2003
23
Tabel 3.2.1
Alat Penelitian
34
Tabel 3.2.2
Bahan Penelitian
34
Tabel 3.4.1
Komposisi Perbandingan Matriks Bahan
35
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
SK Dosen pembimbing skripsi
61
Lampiran 2
Surat penelitian
62
Lampiran 3
Surat balasan penelitian
63
Lampiran 4
Hasil uji XRD
64
Lampiran 5
Hasil uji kuat lentur
140
Lampiran 6
Hasil uji impak
143
Lampiran 7
Hasil uji fisis
145
Lampiran 8
Dokumentasi penelitian
146
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Perkembangan bahan papan komposit merupakan hasil suatu rekayasa
perpaduan antara unsur material menjadi bahan sesuai kebutuhan. Papan komposit
tidak hanya dari papan komposit serat sintesis tetapi juga mengarah ke papan
komposit serat natural (alam). Penggunaan berbagai macam bahan baku dalam
suatu produk komposit sangat memungkinkan pada masa mendatang seiring
dengan timbulnya berbagai desakan seperti isu lingkungan, kelangkaan sumber
daya alam, tuntutan konsumen atas kualitas yang semakin tinggi, imajinasi,
pengetahuan dan penguasaan ilmu yang semakin tinggi serta berbagai faktor lain
yang merangsang terciptanya produk komposit berkualitas tinggi dan bahan baku
berkualitas rendah (Lusita, 2015).
Berbagai usaha telah dilakukan untuk menggantikan pemakaian kayu/papan.
Beberapa bahan pengganti alternatif seperti pemakaian metal, baja, aluminium
serta plastik telah dicoba. Akan tetapi karena faktor berat jenis yang tinggi serta
ketahanannya terhadap lingkungan yang rendah ataupun harga yang tinggi
mengakibatkan kurang diminati dan kepopulerannya turun (Farid, 2011).
Penerapan teknologi papan komposit banyak digunakan sebagai aplikasi
pada proses manufaktur sebagai material baru. Material papan komposit mampu
menggeser dominasi logam dalam aplikasi dan struktural. Pemanfaatan papan
komposit sudah semakin luas seperti pada peralatan olahraga, transportasi,
peralatan rumah tangga serta equipment dalam teknologi aerospace. Di Asia
khususnya Jepang, pada tahun 2005 sekitar 88% komponen otomotif telah didaur
ulang, sedangkan pada tahun 2015 ditargetkan komponen yang dapat didaur ulang
meningkat menjadi sekitar 95%. Keuntungan penggunaan material papan
komposit ini antara lain; rasio antara kekuatan dan densitasnya cukup tinggi
(ringan), murah, dan proses pembuatannya mudah. (Hendri, 2014)
Kayu sebagai salah satu bahan bangunan yang memiliki corak serat yang
beragam dan bernilai tinggi sehingga memancarkan keindahan dan kehangatan
alami sampai saat ini masih sulit ditandingi, bahkan tidak tergantikan oleh
2
material lain (Himawan, 2007). Seperti yang kita ketahui, kayu merupakan
material
yang
paling
banyak
digunakan
dan
dibutuhkan.
Sehingga
ketersediaannya di alam semakin lama akan semakin berkurang. Salah satu
alternatif untuk mengatasi kekurangan bahan baku kayu adalah dengan mengganti
kayu yang biasa digunakan dengan produk papan komposit yang dibuat dari
bahan-bahan non kayu. Salah satu contoh dari bahan non kayu tersebut adalah
serbuk tempurung kelapa yang potensinya cukup besar tetapi pemanfaatannya
belum optimal. (Febriana, 2013)
Industri pengolahan kelapa umumnya masih terfokus kepada pengolahan
hasil daging buah sebagai hasil utama, sedangkan industri yang mengolah hasil
samping buah (by-product) seperti: air, sabut, dan tempurung kelapa masih secara
tradisional dan berskala kecil, padahal potensi ketersediaan bahan baku untuk
membangun industri pengolahannya masih sangat besar. Sebagai negara
kepulauan dan berada di daerah tropis dan kondisi agroklimat yang men-dukung,
Indonesia merupakan negara penghasil kelapa yang utama di dunia. Pada tahun
2000, luas area tanaman kelapa di Indonesia mencapai 3,76 juta Ha, dengan total
produksi diperkirakan sebanyak 14 milyar butir kelapa,yang sebagian besar (95
%) merupakan perkebunan rakyat. Menurut data Ditjen Perkebunan tahun 2009,
luas areal kebun kelapa di Indonesia sekitar 3,789 juta ha yang tersebar di 33
daerah tanam di Sulawesi, Jawa, Kalimantan, Nusa Tenggara, Sulawesi, Maluku,
Irian, dan diperkirakan mampu menghasilkan kelapa sekitar 3,3 juta ton/th. (Dwi,
2011)
Kayu merupakan bahan yang sebagian besar terdiri atas selulosa (40-50%),
hemiselulosa (20-30%), dan sejumlah kecil bahan inorganik dan ekstraktif.
Karenanya kayu mempunyai sifat yang hidrolik, kaku serta dapat terdegradasi
secara biologis.
Sifat-sifat tertentu menyebabkan kayu kurang cocok bila
digabungkan dengan material non-organik seperti plastik tanpa adanya
penambahan compatibilizer atau bahan aditif yang berfungsi untuk meningkatkan
kekompakan antara matriks dengan bahan pengisi. Tujuan penambahan
compatibilizer ini adalah untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis papan
komposit tersebut (Iswanto, 2011).
3
Komposit pada umumnya tersusun dari material pengikat (matriks) dan
material penguat yang disebut juga material pengisi (filler). Pada dasarnya
material komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih material yang berbeda
menjadi suatu bentuk mikroskopik, yang terbuat dari bermacam-macam
kombinasi sifat atau gabungan antara serat dan matrik. Bahan aditif yang akan
digunakan pada penelitian ini adalah Benzoyl Peroxida (BPO) dan Maleic
Anhydride (MAH). Penelitian Iswanto dan Febrianto (2005) menunjukkan bahwa
penambahan maleic anhydride (MAH) sebesar 6% dari berat plastik, dan Benzoyl
peroxide (BPO) sebanyak 15% dari berat MAH dapat meningkatkan modulus
elastisitas papan komposit dari serbuk kayu sengon dan PP daur ulang sebesar 1,7
kali (15352 kg/cm2) dibandingkan papan komposit tanpa penambahan MAH dan
BPO (8886 kg/cm2). Namun nilainya masih belum memenuhi standar yang
digunakan (JIS A 5908 1994). (Dina, 2011)
Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka peneliti ingin mencoba
melakukan penelitian menggunakan bahan dasar serbuk tempurung kelapa dan
High Density Polyethylene (HDPE) dengan judul “Karakterisasi Papan
Komposit Berbahan Serbuk Tempurung Kelapa dan High Density
Polyethylene (HDPE)”
1.2 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini batasan masalah yang dibahas meliputi:
1. Filler yang digunakan adalah serbuk tempurung kelapa
2. High Density Polyethylene (HDPE) sebagai matrik.
3. Sifat-sifat fisis yang diamati adalah densitas, porositas, XRD, dan SEM.
4. Sifat-sifat mekanis yang diamati adalah MOE, MOR, dan Uji kuat impak.
1.3 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah
1. Bagaimanakah sifat mekanis (MOE, MOR, dan uji kuat impak) papan
komposit yang terbuat dari HDPE dan Serbuk tempurung kelapa
(40%:60%), (45%:55%), (50%:50%), (55%:45%)?
4
2. Bagaimanakah sifat fisis (densitas, porositas, XRD, dan SEM) papan
komposit yang terbuat dari HDPE dan Serbuk tempurung kelapa
(40%:60%), (45%:55%), (50%:50%), (55%:45%)?
1.4 Tujuan Penelitian
1. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh variasi massa serbuk
tempurung kelapa dan HDPE terhadap sifat fisis (densitas, porositas,
XRD, dan SEM) dan sifat mekanis (MOE, MOR, uji impak).
2. Mendapatkan papan komposit dari bahan campuran serbuk tempurung
kelapa dan HDPE yang optimal.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah:
1. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi alternatif baru dalam mengganti
bahan kayu dengan non kayu mengingat kebutuhan akan kayu yang terus
meningkat.
2. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi informasi mengenai potensi serat
tempurung kelapa yang dapat menghasilkan suatu bahan baru yang
berkualitas.
3. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi referensi untuk penelitian
selanjutnya yang memanfaatkan serat alam dan perekat yang berbeda
untuk bahan komposit.
58
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa:
1. Secara umum sifat fisis dan mekanis dari hasil penelitian papan komposit
yang dihasilkan tergolong baik dan memenuhi standar yang ditetapkan
SNI 03-2105-2006 kecuali nilai modulus of rupture (MOR).
2. Untuk pengujian mekanis didapatkan hasil sebagai berikut: pada uji
modulus of elasticity (MOE) memiliki nilai tertinggi pada komposisi
45:55 sebesar 3575,3522 kgF/cm2 dan nilai terendah pada komposisi 60:40
sebesar 440,98358 kgF/cm2 dengan rata-rata 79,12847 kgF/cm 2.
Berdasarkan SNI 03-2105-2006 maka nilai MOE yang dihasilkan sesuai
dengan yang diharapkan. Pada uji modulus of rupture (MOR) memiliki
nilai tertinggi pada komposisi 45:55 sebesar 145,6625 kgF/cm2 dan nilai
terendah pada komposisi 60:40 sebesar 17,966 kgF/cm2 dengan rata-rata
1974,16502 kgF/cm2. Sementara pada uji impak nilai tertinggi pada
komposisi 45:55 sebesar 0,0068 J/cm2 dan nilai terendah 60:40 sebesar
0,00303 J/cm2 dengan rata-rata 0,00448 J/cm2.
3. Untuk pengujian fisis didapatkan hasil sebegai berikut: pada uji densitas
(kerapatan) dengan nilai tertinggi pada komposisi 55:45 sebesar 0,70298
gr/cm3 dan nilai terendah pada komposisi 50:50 sebesar 0,58929 gr/cm3
dengan rata-rata 0,64615 gr/cm 3. Berdasarkan SNI 03-2105-2006 hasil uji
densitas sesuai dengan yang diharapkan. Pada uji porositas nilai tertinggi
pada komposisi 60:40 sebesar 0,00019% dan terendah pada komposisi
50:50 sebesar 0,00011% dengan rata-rata 0,00015%. Berdasarkan SNI 032105-2006 hasil uji sesuai dengan yang diharapkan.
4. Hasil uji XRD masing-masing sampel memiliki puncak tertinggi sebagai
berikut: komposisi 60:40 sebesar 2 : 12,220; komposisi 55:45 sebesar 2
: 15,850; komposisi 50:50 sebesar 2 : 12,200; dan komposisi 45:55
sebesar 2 : 13,860.
59
5. Hasil uji morfologi menunjukkan bahwa papan komposit dengan
komposisi 50:50 merupakan morfologi terbaik dikarenakan minimnya
ruang kosong diantara matriks dan filler.
5.2. Saran
1. Pada saat pencetakan sebaiknya campuran antara serbuk tempurung kelapa
dan high density polethylene (HDPE) aktif dilakukan dengan padat agar
tidak ada rongga antara filler dan matriks.
2. Penggunaan sampel sebaiknya lebih banyak lagi untuk variasi antara
bahan pengisi (serbuk tempurung kelapa) dan matriks (HDPE) untuk
menemukan hubungan yang lebih erat lagi.
60
DAFTAR PUSTAKA
Abrido, H., Leonard, J., Maulida, (2012), Pengaruh Penggunaan Larutan Alkali
Dalam Kekuatan Bentur Dan Uji Degradasi Pada Komposit Termoplastik
Berpengisi Serbuk Serabut Kelapa. Jurnal Teknik Kimia USU.
Addriyanus, Tommy, Halimatuddahliana, (2015), Pengaruh Komposisi Dan
Ukuran Serbuk Kulit Kerang Darah (Anadora Granosa) Terhadap
Kekuatan Tarik Dan Kekuatan Bentur Dari Komposit Epoksi-Ps/Serbuk
Kulit Kerang Darah, Jurnal Teknik Kimia USU 4(4).
Agunsoye, J.O., Isaac T.S., dan Samuel, S.O., (2012), Study of Mechanical
Behaviour of Coconut Shell Reinforced Polymer Matrix Composite,
Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering 11:
774-779.
Agustinawati, D., (2014), Analisa XRD dan SEM pada Lapisan Tipis TiC Setelah
Uji Oksidasi, Jurnal Teknik Pomits 3(2): 2337-9721.
Arbintarso, E.S., (2009), Tinjauan Kekuatan Lengkung Papan Serat Sabut Kelapa
Sebagai Bahan Teknik, Jurnal Teknologi 2(1): 53-60.
Atuanya, C. U., Ibhadode, A. O. A., dan Igboanugo, C. U., (2011), Potential of
Using Recycled Low-Density Polyethylene in Wood Composites Board,
Tribology in industry 33(1).
Charoenvai, S., (2014), A New Material from Recycled HDPE and Durian Peel
Fiber, The 5th TSME International Conference on Mechanical
Engineering 17-19th December 2014, The Empress, Chiang Mai.
Clareyna, E.D., Mawarni, L.D., (2013), Pembuatan dan Karakteristik Komposit
Polimer Berpenguat Bagase, Jurnal Teknik Pomits 2(2) : 2337-3539.
Atuanya, C.U., Solomon, N., (2011), Evaluation of the Mechanical Properties of
Recycled Polyethylene/Iroko wood Saw Dust particulate Composite, 20904304, J. Basic. Appl. Sci. Res. 1(12)2806-2810.
Fatih, E., Mehmet, A., (2014), Investigating Some Physical Properties of
Composite Board, Produced from Sunflower Stalks, Designed
Horizontally, Ekoloji 23 (90): 40-48.
Firman, S.H., dkk., (2015), Studi Sifat Mekanik dab Morfologi Komposit Serat
Daun Nanas-Epoxy Ditinjau Dari Fraksi Massa Dengan Orientasi Serat
Acak, Jurnal Sains dan Pendidikan Fisika 11(2).
Hendronursito, Y., (2015), Uji Fisis Papan Partikel Akar Alang-Alang Sesuai
Standar SNI 03-2105-2006 8 (1).
61
Hussain, S.A., Pandurangadu, Dr.V., dan Palanikuamr, Dr.K., (2011), Mechanical
Properties Of Green Coconut Fiber Reinforced Hdpe Polymer Composite,
International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST) 3
(11).
Idris, U.D., Aigbodion, V. S., Atuanya, C. U., dan J., Abdullahi, (2011), Eco
Friendly (Water Melon Peels): Alternatives to Wood-based Particleboard
Composites, Tribology in industry 33(4).
Lestari, R.T., (2013), Sifat Papan Partikel Tanpa Perekat Dari Tandan Kosong
Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.), Widyariset 16(2): 219-226.
Lusiana, R., Ardiansah, Y., (2015), Pemanfaatan Limbaj Tandan Kosong Kelapa
Sawit Sebagai Papan Komposit Dengan Variasi Panjang Serat, Jurnal
Teknik Mesin Untirta 1(1): 2407-7852.
Muhammad, F., Hisbullah, dan Iskandar, (2011), Pembuatan Papan Komposit
Dari Plastik Daur Ulang dan Serbuk Kayu serta Jerami Sebagai Filler,
Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan 8(1): 17-22.
Nurdin, H., (2014), Analisis Kekuatan Bending pada Papan Komposit Serat,
Prosiding Konvensi Nasional Asosiasi Pendidikan Teknologi dan
Kejuruan (APTEKINDO) ke 7 FPTK Universitas Pendidikan Indonesia,
Bandung ,13 sd.14 November 2014.
Nurhajati,D.W., Indrajati, I.N., (2011), Kualitas Komposit Serbuk Sabut Kelapa
Dengan Matrik Sampah Styrofoam Pada Berbagai Jenis Compatibilizer,
Jurnal Riset Industri 5(2): 143-151.
Nurhidayat, A., dkk., (2013), Pengaruh Fraksi Volume Pada Pembuatan Komposit
HDPE Limbah-Cantula dan Berbagai Jenis Perekat Dalam Pembuatan
Laminate 14(2).
Chee, P., Talib,R., Yusof, Y., dan Chin, N., (2010), Mechanical And Physical
Properties Of Oil Palm Derived Cellulose-Ldpe Biocomposites As
Packaging Material, International Journal of Engineering and Technologi
7(1): 26-32.
Pramono, A.E., Rebet, I., Zulfia, A., dan Subyakto, (2015), Tensile and Shear
Punch Properties of Bamboo Fibers Reinforced Polymer Composites,
International Journal of Composite Materials 2015 5(1): 9-17.
Reddy, T.B., (2013), Mechanical Performance Of Green Coconut Fiber/Hdpe
Composites, Int. Journal of Engineering Research and Applications 3(6):
1262-1270.
62
Sakinah, S., dkk., (2016), Pengaruh Diameter dan Panjang Serat Pelepah Sawit
Terhadap Sifat dan Morfologi Wood Plastic Composite (WPC), Jom
FTEKNIK 3(2).
Santoso, A., Pari, G., (2015), Sifat Papan Partikel Daur Ulang Rendah Emisi
Formaldehida,ISSN: 0216-4329 Terakreditasi, Jurnal Penelitian Hasil
Hutan 33(1).
Tahta, A., dkk., (2012), Sintesis dan Karakterisasi XRD Multiferroik BiFeO3
Didoping Pb, Jurnal Sains dan Seni ITS 1(1).
Trisna, H., Mahyudin, A., (2012), Analisis Sifat Fisis dan Mekanis Papan
Komposit Gipsum Serat Ijuk Dengan Penambahan Boraks (Dinatrium
Tetraborat Decahydrate), Jurnal Fisika Unand 1(1).
Wardani, L., dkk., (2015), Kualitas Papan Zephyr Pelepah Sawit dan Papan
Komposit Komersial Sebagai Bahan Bangunan 22(2).
Wulandari, F.T., (2013), Produk Papan Komposit Dengan Pemanfaatan Limbah
Non Kayu, Media Bina Ilmiah 7(6).
Zulfiana, D., Kusumah, S.S., (2014), Ketahanan Papan Komposit Dari Pelepah
Sagu (Metroxylon Sago Rottb.) Terhadap Jamur Pelapuk Dan Rayap
Tanah, Jurnal Penelitian Hasil Hutan 32(4): 253-262.