Sifat Fisis dan Mekanik Komposit Polimer dari Limbah Styrofoam, Aspal, Serat Pinang dan Pasir Hitam
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Komposit
Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih
material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat
mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Pada dasarnya,
komposit dapat didefenisikan sebagai campuran makroskopik dari serat dan
matriks. Serat merupakan material yang umumnya jauh lebih kuat dari matriks
dan berfungsi memberikan kekuatan tarik. Sedangkan matriks berfungsi untuk
melindungi serat dari efek lingkugan dan kerusakan akibat benturan. (Schwartz,
1984)
Penggunaan material yang siap diaplikasikan sebagai komponen pada
suatu struktur menuntut adanya peningkatan sifat mekanis yang tinggi. Para
rekayasawan pun selalu melakukan berbagai kajian riset untuk merekayasa
material baru yang memiliki sifat fisis-mekanis lebih baik, seperti bahan baru
komposit. Komposit berpenguat serat merupakan jenis komposit yang paling
banyak dikembangkan. (Vlack, 1994)
Tujuan dibentuknya komposit adalah :
a.
Memperbaiki sifat mekanik dan sifat spesifik tertentu.
b.
Mempermudah desain yang sulit pada manufaktur.
c.
Menghemat biaya.
d.
Bahan lebih ringan. (Ritonga Eva, 2011)
Dalam penggunaan material komposit dalam bidang keteknikan mengalami
perkembangan pesat dalam beberapa tahun terakhir ini. Perkembangan pesat yang
telah dicapai inilah menyebabkan penggantian bahan-bahan tradisional dan
logam-logam dengan bahan-bahan komposit yang mempunyai sifat-sifat yang
lebih unggul. (Piatti,1978)
5
Universitas Sumatera Utara
6
2.2. Polimer
Polimer, walau ada ribuan jenis, yang komersial di masyarakat hanya beberapa
puluh saja. Resin sintetik yang beraneka ragam itu sebagian besar sumbernya
ialah minyak bumi. Indonesia makin sadar, minyak bumi tak boleh diboros dan
dijual mentah belaka. Itulah sebabnya berbagai kompleks petrokimia, pabrik
plastik, pusat olefin dan aromatik gencar dibangun dan dimajukan. Polimer adalah
bahan masa depan. Polimer tidak sekedar komoditi, melainkan makin menjadi
bahan rekayasa, fungsional/struktural, spesial. Polimer adalah wahana pacuan dan
picuan nilai tambah pula. (Hartomo, 1995)
Polimer tinggi adalah molekul yang mempunyai massa molekul besar.
Polimer tinggi terdapat di alam (benda hidup, baik binatang maupun tumbuhan,
mengandung sejumlah besar bahan polimer) dan dapat juga disintesis di
laboratorium. Para ahli kimia telah berhasil menggali pengetahuan yang dapat
digunakan untuk membuat polimer yang sesuai bagi berbagai tujuan tertentu, dan
pengetahuan tentang hal itu menyebabkan industri polimer berkembang pesat
dalam empat puluh tahun terakhir ini. (Coed, 1991)
Polimer meliputi bahan plastik dan karet. Polimer yang paling umum
dikenal adalah polimer organik yang tersusun dari rantai karbon yang panjang,
hidrogen dan unsur-unsur non-logam. Polimer pada umunya memiliki rapat massa
yang kecil dan sangat lentur (flexible). Selain polimer organik dikenal pula
polimer anorganik yang penyusun utamanya tidak terdiri atas atom karbon.
(Subaer, 2008)
2.3. Matriks
Matriks adalah bahan dasar pembentuk komposit yang mengikat pengisi dengan
tidak terjadi ikatan secara kimia. Matriks dalam suatu komposit polimer berperan
untuk mempertahankan posisi dan orientasi serat untuk melindunginya dari
pengaruh lingkungan. Secara umum matriks terdiri dari 3 macam yaitu polimer,
logam dan keramik. (Rina Pritria, 2006)
Matriks dalam komposit mempunyai peran sebagai berikut:
1. Sebagai pengikat partikel penguat.
Universitas Sumatera Utara
7
2. Pendistribusi beban yang dikenakan pada material komposit kepada partikel
penguat.
3. Melindungi partikel penguat dari kerusakan eksternal. (Sulistia Rudi, 2006)
Matriks berfungsi sebagai pengikat dari isian/ penguat tadi, dan jika
dikenai beban ia akan terdeformasi dan mendistribusikan beban (tegangan) tadi ke
seluruh unsur-unsur isian penguat,dan berfungsi sebagai unsur penguat struktur
komposit. Sedangkan material-material penguat pada umumnya merupakan unsur
kekuatan komposit. Selain itu, material juga tahan terhadap panas, reaksi kimia,
tahanan, atau konduktor listrik, dan sifat-sifat yang lain. (Efendi Sinaga, 2011)
2.4. Unsaturated Polyester Resin (UPR) BQTN 157-EX
Unsaturated Polyester Resin (UPR) merupakan jenis resin termoset atau lebih
populernya disebut poliester saja. Yukalac adalah suatu merk dagang untuk seriseri yang istimewa dari Unsaturated Polyester Resin. UPR berupa resin cair
dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan
penggunaan katalis dipakai pada keadaan cair, yang memudahkan penyusupan
dan pembasahan disertai dengan sistem pengeras. (Kristina, 2011)
2.5. Katalis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO)
Katalis yang digunakan adalah katalis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO)
dengan bentuk cair, berwarna bening. Fungsi dari katalis adalah mempercepat
proses pengeringan (curring) pada bahan matriks suatu komposit. Semakin
banyak katalis yang dicampurkan pada cairan matriks akan mempercepat proses
laju pengeringan, tetapi akibat mencampurkan katalis terlalu banyak akan
membuat komposit menjadi getas. Proses pengeringan resin diberi bahan
tambahan, yaitu katalis jenis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO), katalis
digunakan untuk mempercepat proses pengerasan cairan resin pada suhu yang
lebih tinggi. (Zainuddin, 1996)
2.6. Genteng
Suatu genteng berfungsi melindungi terutama terhadap hujan. Tergantung atas
sifat alami bangunan, genteng itu bisa juga melindungi dari panas, cahaya
Universitas Sumatera Utara
8
matahari, dingin dan angin. Jenis-jenis lain dari struktur, sebagai contoh, suatu
bangunan untuk kebun, akan melindungi dari dingin, angin dan hujan tetapi bisa
tembus cahaya. Suatu rumah bisa diatapi dengan material yang melindungi dari
cahaya matahari tetapi tidak menghalangi unsur-unsur yang lain.
Setiap jenis genteng punya kelebihan dan kekurangannya masing-masing.
Kita bisa memilihnya dengan mempertimbangkan penampilan, kepraktisan,
bentuk dan umur rencananya masing masing. Berikut akan dibahas beberapa jenis
yang paling popular saat ini :
2.6.1. Atap Sirap
Penutup atap yang terbuat dari kepingan tipis kayu ulin (eusideroxylon zwageri)
ini umur kerjanya tergantung keadaan lingkungan, kualitas kayu besi yang
digunakan, dan besarnya sudut atap. Penutup atap jenis ini bisa bertahan antara 25
tahun hingga selamanya. Bentuknya yang unik cocok untuk rumah bergaya
country dan yang menyatu dengan alam.
2.6.2. Genteng Tanah Liat Tradisional
Material ini banyak dipergunakan pada rumah umumnya. Gentang terbuat dari
tanah liat yang dipress dan dibakar dan kekuatannya cukup bagus. Genteng tanah
liat membutuhkan rangka untuk pemasangannya. Genteng dipasang pada atap
miring. Warna dan penampilan genteng ini akan berubah seiring waktu yang
berjalan. Biasanya akan tumbuh jamur di bagian badan genteng. Bagi sebagian
orang dengan gaya rumah tertentu mungkin ini bisa membuat tampilan tampak
lebih alami, namun sebagian besar orang tidak menyukai tampilan ini.
2.6.3. Genteng Keramik
Bahan dasarnya tetap keramik yang berasal dari tanah liat. Namun genteng ini
telah mengalami proses finishing yaitu lapisan glazur pada permukaannya.
Lapisan ini dapat diberi warna yang beragam dan melindungi genteng dari lumut.
Umurnya bisa 20 – 50 tahun dapat ditanyakan ke distributor. Aplikasinya sangat
cocok untuk hunian modern di perkotaan.
Universitas Sumatera Utara
9
2.6.4. Genteng Beton
Bentuk dan ukurannya hampir sama dengan genteng tanah tradisional, hanya
bahan dasarnya adalah campuran semen PC (Portland Cement) adalah semen
yang paling banyak terdapat di pasaran, masyarakat Indonesia biasa menyebut
semen abu-abu untuk membedakan dengan semen warna (semen pengisi nat).
Bahan baku semen PC adalah batu kapur/gamping berkadar kalsium tinggi yang
dimasak dalam tanur bertekanan tinggi dan pasir kasar, kemudian diberi lapisan
tipis yang berfungsi sebagai pewarna dan kedap air. Sebenarnya atap ini bisa
bertahan hampir selamanya, tetapi lapisan pelindungnya hanya akan bertahan
antara 30 tahun hingga 40 tahun.
2.6.5. Atap Seng
Atap ini sebenarnya dibuat dari lembaran baja tipis yang diberi lapisan zinc secara
elektrolisa. Tujuannya untuk membuatnya menjadi tahan karat. Jadi, kata seng
berasal dari bahan pelapisnya. Jenis ini akan bertahan selama lapisan zinc ini
belum hilang, yang terjadi sekitar tahun ke-30-an. Setelah itu, atap akan mulai
bocor apabila ada bagian yang terserang karat.
2.6.6. Atap Dak Beton
Atap ini biasanya merupakan atap datar yang terbuat dari kombinasi besi dan
beton. Banyak digunakan pada rumah-rumah modern minimalis dan kontemporer.
Konstruksinya yang kuat memungkinkan untuk mempergunakan atap ini sebagai
tempat beraktifitas. Contohnya menjemur pakaian dan bercocok tanam dengan
pot. Kebocoran pada atap dak beton sering sekali terjadi. Maka perlu pengawasan
pada pengecoran dan pemakaian waterproofing pada lapisan atasnya.
2.6.7. Genteng Metal
Bentuknya lembaran, mirip seng. Genteng ini ditaman pada balok gording rangka
atap,
menggunakan
sekrup.
Bentuk
lain
berupa
genteng
lembaran.
Pemasangannya tidak jauh berbeda dengan genteng tanah liat hanya ukurannya
saja yang lebih besar. Ukuran yang tersedia bervariasi, 60-120cm (lebar), dengan
ketebalan 0.3mm dan panjang antara 1.2-12m. (Rumah Ide,2009)
Universitas Sumatera Utara
10
2.7. Genteng Polimer
Genteng berbasis polimer merupakan suatu alternatif pengganti genteng yang kita
kenal selama ini, dibuat dengan mencampur polimer sebagai matriks dan pengisi
(filler) dari bahan alam. Genteng komposit polimer dibuat secara partikel
komposit dengan terlebih dahulu mengubah bentuk bahan pengisi menjadi
partikel, partikel ini kemudian dicampur dengan matriks polimer pada suhu titik
leleh polimer tersebut. Matriks yang digunakan adalah polietilen, polipropilen,
dan paduan polietilen–karet alam, sedangkan bahan pengisinya adalah jerami,
pasir dan serbuk gergaji.
Adapun karakteristik dari genteng komposit polimer komersil dapat dilihat
pada tabel 2.1 berikut :
Tabel 2.1 Karakteristik Genteng Komposit Polimer Komersil
No
Sifat Fisik dan Mekanik
Nilai
1
Daya serap air
0,6 %
2
Kuat bengkok
10 MPa
3
Ketahanan beku
Tidak kurang dari 150 cycle,cm
4
Abradability
0,9 g/cm
5
Jangka waktu pelunturan
Tidak kurang dari 50 tahun
6
Kedap air
Kedap air
7
Densitas (Kerapatan)
1500kg/m
8
Ketahanan pukul
Tahan pukul
9
Sifat tahan bakar
Susah terbakar
10
Massa dalam 1 m
11
Masa dalam 1 pc
12
Jumlah dalam 1 m
2
3
3
20 kg
2,1 kg
2
9 pc
(Sumber :http://roofing.com.ua/en/news/2010/09/26/ppcher.htm)
Mutu genteng komposit polimer yang dihasilkan bergantung pada bahan
matriks, pengisi dan perbandingan antara matriks dan pengisi. Komposit polimer
yang memberikan sifat yang diinginkan lalu dicetak dengan bentuk genteng
sehingga diperoleh genteng komposit polimer. Secara keseluruhan genteng
Universitas Sumatera Utara
11
komposit polimer mempunyai beberapa keunggulan seperti ringan, kuat,
ekonomis dan elastis serta menggunakan bahan alam yang berlimpah sebagai
bahan pengisi. (Batan,2013)
2.7.1. Genteng Aspal
Material yang satu ini dari campuran lembaran bitumen (turunan aspal) dan bahan
kimia lain. Material ini diolah sehingga menghasilkan sebuah genteng yang
ringan, lentur dan tahan air. Aspal dalam hal ini berfungsi sebagai water proofing
sehingga atap menjadi tahan terhadap kebocoran. Selain anti bocor, genteng aspal
juga lebih ringan dibandingkan genteng tanah liat, beton atau keramik. Dengan
bobot yang ringan konstruksi atap pun bisa diminimalkan, sehingga biaya pun
bisa dihemat.
Ada dua model yang tersedia di pasar. Pertama, model datar bertumpu
pada multipleks yang menempel pada rangka. Multipleks dan rangka dikaitkan
dengan bantuan sekrup. Genteng aspal dilem ke papan. Untuk jenis kedua, model
bergelombang, ia cukup disekrup pada balok gording.
Untuk itu perlu mencoba merencanakan pembuatan genteng dengan
menggunakan bahan plastik (polimer) dan proses cetak injeksi merupakan salah
satu cara dalam pengolahan plastik untuk membuat genteng ini. Untuk membuat
barang-barang plastik agar mempunyai sifat-sifat seperti yang dikehendaki, maka
dalam proses pembuatannya selain bahan baku utama diperlukan juga bahan
tambahan atau aditif.
Berdasarkan sistemnya genteng ini memiliki struktur polimer khusus yang
meningkatkan fleksibilitas. Kekuatan tarik produk meningkat karena usia
pembuatan lapisan lebih kuat dan lebih tahan lama untuk menyediakan produk
dengan kinerja yang sangat baik. (Syafrudin latif, 2009)
2.8. Styrofoam
Kota-kota besar di dunia, salah satunya Jakarta banyak mengalami masalah perkotaan
seperti banjir, kemacetan, kemiskinan, sampah, dan berbagai masalah lainnya. Dalam
hal ini permasalahan akan difokuskan pada sampah terutama sampah styrofoam.
Universitas Sumatera Utara
12
Sampah itu sendiri merupakan salah satu masalah yang cukup memprihatinkan bagi
perkotaan yang mayoritas penduduknya bersifat konsumtif.
Penggunaan material bekas secara otomatis akan mengurangi energi yang
dikonsumsi dalam proses produksi pembuatan material. Dengan kata lain, material
bekas yang digunakan seakan-akan dibuat tanpa menggunakan energi, karena energi
yang digunakan untuk pembuatan material sudah dihitung saat material tersebut
pertama digunakan. Selain itu penggunaan material bekas juga akan mengurangi
sampah yang tidak dapat terurai dalam waktu singkat. Sampah merupakan material
sisa yang tidak diinginkan lagi setelah berakhirnya suatu proses. Styrofoam atau
yang dikenal dengan Expandable Polystyrene (EPS) adalah suatu material yang
terbuat ekspansi polystyrene beads (butir polistiren) yang dibuat dengan cara
dicetak (moulding).
Karakteristik styrofoam secara umum dapat dilihat dalam Tabel 2.2 berikut ini :
Tabel 2.2 Karakteristik Styrofoam
Sifat Fisis
Ukuran
Densitas
1050 kg/m3
Densitas EPS
25 – 200 kg/m3
Spesifik Gravitasi
1,05
Konduktivitas Listrik (s)
10 – 16 S/m
Konduktivitas Panas (k)
0,08 W/(m.K)
Modulus Young (E)
3000 – 3600 Mpa
Kekuatan Tarik (st)
46 – 60 Mpa
Perpanjangan
3–4%
Temperatur Transisi gelas (Tg)
95 oC
(Badan POM, 2008)
2.8.1. Sifat-sifat Styrofoam
Pada umumnya styrofoam (EPS) digunakan sebagai bahan kerajinan tangan,
pelapis kemasan barang elektronik, bantalan helm, kemasan makan dan minuman
(peralatan makan), kemasan (box) penyimpanan ikan, buah, dan sayuran. Setelah
digunakan untuk keperluan tersebut biasa styrofoam dibuang begitu saja, padahal
Universitas Sumatera Utara
13
masih bisa digunakan dan styrofoam membutuhkan waktu lebih dari 1 juta tahun
supaya bisa terurai sempurna. Untuk itu perlu sebuah solusi supaya sampah
styrofoam tersebut tidak menumpuk dan lama kelamaan menimbulkan masalah
tersendiri. Salah satu solusinya yaitu dengan digunakan kembali.
Sifat-sifat styrofoam antara lain :
•
Tahan benturan
•
Menginsulasi panas
•
Ringan
•
Tahan air
•
Kedap suara
•
Sulit terurai
•
Mudah dipotong
•
Ekonomis
•
Berwarna putih pada umumnya
•
Larut dalam cairan kimia tertentu
•
Mudah terbakar. (Machine,2011)
Styrofoam
dapat
digunakan kembali
sebagai
material
bangunan.
Pengaplikasiannya bisa menjadi berbagai elemen, misalnya lapisan pelapis
dinding kedap suara, fascade bangunan, interior bangunan, dan berbagai elemen
lainnya. Sifatnya yang mudah dibentuk sangat membantu dalam proses
pembangunan. Sifatnya yang ringan juga memudahkan pengangkutan material ke
site pembangunan. Juga harganya yang ekonomis membuatnya mudah didapat.
2.9. Aspal
Aspal adalah material thermoplastik yang secara bertahap mencair, sesuai dengan
pertambahan suhu dan berlaku sebaliknya pada pengurangan suhu. Namun
demikian, perilaku/respon material aspal tersebut terhadap suhu dan prinsipnya
membentuk suatu spektrum/beragam, tergantung dari komposisi unsur-unsur
penyusunnya.
Aspal dikenal sebagai bahan/material yang bersifat viskos atau padat,
berwarna hitam atau coklat, yang mempunyai daya lekat (adhesif), mengandung
Universitas Sumatera Utara
14
bagian-bagian utama yaitu hidokarbon yang dihasilkan dari minyak bumi atau
kejadian alami (aspal alam) dan terlarut dalam karbondisulfida.
Aspal sendiri dihasilkan dari minyak mentah yang dipilih melalui proses
destilasi minyak bumi. Proses penyulingan ini dilakukan dengan pemanasan
o
hingga suhu 350 C dibawah tekanan atmosfir untuk memisahkan fraksi-fraksi
ringan, seperti gasoline (bensin), kerosene (minyak tanah) dan gas oil. (Wignall,
2003)
Sumber aspal dari kilang minyak (refinery bitumen). Aspal yang
dihasilkan dari industri kilang minyak mentah (crude oil) dikenal sebagai residual
bitumen, straight bitumen atau steam refined bitumen. Isitilah refinery bitumen
merupakan nama yang tepat dan umum digunakan. Aspal yang dihasilkan dari
minyak mentah yang diperoleh melalui proses destilasi minyak bumi.
2.9.1. Jenis Aspal
Secara umum jenis aspal dapat diklasifikasikan berdasarkan sumbernya, yaitu
sebagai berikut :
a. Aspal alamiah merupakan aspal yang berasal dari berbagai sumber alam, seperti
pulau Trinidad dan Bermuda. Aspal dari Trinidad mengandung kira-kira 40%
organik dan zat-zat anorganik yang tidak dapat larut, sedangkan yang berasal dari
Bermuda mengandung kira-kira 6% zat-zat yang tidak dapat larut. Dengan
pengembangan aspal minyak bumi, aspal alamiah relatif menjadi tidak penting.
b. Aspal batuan adalah endapan alamiah batu kapur atau batu pasir yang
diperpadat dengan bahan-bahan berbitumen. Aspal ini terjadi di berbagai bagian
di Amerika Serikat. Aspal ini umumnya membuat permukaan jalan yang sangat
tahan lama dan stabil.
c. Aspal minyak bumi pertama kali digunakan di Amerika Serikat untuk perlakuan
jalan pada tahun 1894. Bahan-bahan pengeras jalan aspal sekarang berasal dari
minyak mentah domestik bermula dari ladang-ladang di Kentucky, Ohio,
Meksiko, Venezuela, Colombia, dan Timur Tengah.
d. Aspal iran dengan penetrasi 60/70 (lihat Tabel 2.3) sangat sesuai dan
direkomendasikan untuk negara beriklim tropis seperti Indonesia, karena sifatnya
Universitas Sumatera Utara
15
yang mampu menyesuaikan terhadap fluktuasi suhu. Aspal dapat bersifat sebagai
perekat, sebagai filter karna sifat yang cair pada suhu tertentu dapat mengisi
rongga yang kosong dan bersifat kedap air (waterproof). (Asnawi,2011)
Tabel 2.3 Data Jenis Pengujian dan Persyaratan Aspal Tipe Grade 60/70
Sifat
Densitas pada T 25 oC
Ukuran
Kg/m3
Spesifikasi /
Standart
Penggolongan
Pengujian
1010 – 1060
ASTMD71/3289
Penetrasi pada T 25 oC
0,1 mm
60/70
ASTM-D5
Titik leleh
o
49/56
ASTM-D36
Daktilitas pada T 25 oC
Cm
Min. 100
ASTM-D113
Kerugian pemanasan
%wt
Max. 0,2
ASTM-D6
Penurunan pada penetrasi
%
Max. 20
ASTM-D6&D5
Titik nyala
o
C
Min. 250
ASTM-D92
Kelarutan dalam CS2
%wt
Min. 99,5
ASTM-D4
Negatif
AASHO T102
C
setelah pemanasan
Spot Test
( Sony Sulaksono,2001)
Penambahan bahan polimer pada aspal yang bersifat plastomer dapat
meningkatkan kekuatan tinggi dalam campuran aspal polimer. Pada sisi lain,
bahan yang bersifat elastomer seperti karet alam, maupun karet sintetis, dapat
memberikan aspal dengan fleksibilitas dan keelastisan yang lebih baik, termasuk
juga perbaikan terhadap resistensi dan ketahanan terhadap temperatur rendah.
2.9.2. Kandungan Dalam Aspal
Kandungan aspal terdiri dari senyawa asphaltenes dan maltene. Asphaltenes
merupakan campuran kompleks dari hidrokarbon, yang terdiri dari cincin
aromatik kental dan senyawa heteroaromatik yang mengandung belerang, serta
amina, amida, senyawa oksigen (keton, fenol atau asam karboksilat), nikel dan
vanadium.
Universitas Sumatera Utara
16
Saat ini pemakaian bahan aditif dan bahan pengganti ke dalam campuran
beton aspal campuran panas telah banyak digunakan dengan beberapa alasan
misalnya jika diinginkan aspal yang kelengketannya tinggi maka aspal akan
ditambah polimer yang mempunyai kelengketan tinggi seperti polimer jenis
elastomer atau jika diinginkan aspal yang dapat menahan temperatur yang
bervariasi maka aspal akan ditambah polimer jenis plastomer yang mampu
menahan temperatur yang cukup bervariasi, atau bila pada suatu lokasi dimana
jalan akan dibangun terdapat kesulitan dalam mendapatkan material-material
pengisi (filler) maka salah satu jalan keluarnya adalah pemakaian material
pengganti filler dalam campuran beton aspal campuran panas. (Asiyanto,2008)
2.10. Serat Pinang
Pinang merupakan tanaman yang sekeluarga dengan kelapa. Salah satu jenis
tumbuhan monokotil ini tergolong palem-paleman. Secara rinci, sistematika
pinang diuraikan sebagai berikut:
Divisi : Plantae
Kelas : Monokotil
Ordo : Arecales
Famili : Arecaceae atau Palmae
Genus : Areca
Spesies : Areca catechu L
2.10.1. Kandungan Kimia Pinang
Biji buah pinang mengandung alkaloid, seperti arekolin (C H NO ), arekolidine,
8
13
2
arekalin, guvakolin, guvasine dan isoguvasine, tanin terkondensasi, tannin
terhidrolisis, flavon, senyawa fenolik, asam galat, getah, lignin, minyak menguap
dan tidak menguap, serta garam. Biji buah pinang mengandung proantosianidin,
yaitu suatu tannin terkondensasi yang termasuk dalam golongan flavonoid.
Proantosianidin mempunyai efek antibakteri, antivirus, antikarsinogenik, antiinflamasi, anti-alergi dan vasodilatasi. Tanaman pinang berpotensi antikanker
karena memiliki efek antioksidan dan antimutagenik.
Universitas Sumatera Utara
17
Universitas Sumatera Utara
18
Kayu palmae mempunyai sifat yang lebih dekat dengan kayu daun lebar
daripada kayu daun jarum. Hal ini dicerminkan oleh adanya saluran pada struktur
kayu kelapa sawit yang menyerupai sel pembuluh pada kayu daun lebar. Apabila
sepotong kayu daun lebar seratnya dipisah-pisahkan dan diamati di bawah
mikroskop, maka akan tampak sel-sel dengan berbagai macam bentuk ukuran, ada
yang mirip tong atau pipa, ada yang mirip kotak dan ada yang berbentuk panjang
dan sangat langsing. Sel-sel yang berbentuk panjang dan langsing ini dikenal
dengan nama serat. Dinding serat biasanya lebih tebal dari dinding parenkim dan
pembuluh. Panjangnya antara 300-3600 mikron. Ketebalan dindingnya relatif
dibandingkan diameter, dapat tipis, tebal atau sangat tebal. Semakin kecil
diameter serat semakin tinggi kekuatan bahan serat. Hal ini dikarenakan cacat
yang timbul semakin sedikit.
2.10.4. Serat Sebagai Penguat
Material penguat biasanya kekuatannya tinggi, bentuk material komposit yang
dipergunakan adalah bermacam-macam, seperti : serat, partikel, lamina atau
lapisan, flake atau serpihan, pengisian atau filler. Secara umum fungsi material
penguat ini adalah sebagai bahan untuk memperkuat komposit, sehingga sifat
mekanis menjadi tangguh dan lebih kokoh bila dibandingkan dengan tanpa
material penguat. Tangguh adalah jika pemberian gaya atau beban yang
menyebabkan bahan-bahan tersebut menjadi patah (pada pengujian tiga titik
lentur). Sedangkan kokoh adalah kondisi yang diperoleh akibat benturan atau
pukulan serta proses kerja yang mengubah struktur komposit sehingga menjadi
keras pada pengujian impak. (Piatti, 1978)
2.11. Pasir Hitam
Pasir adalah contoh bahan material butiran. Butiran pasir umumnya berukuran
antara 0,0625 sampai 2 milimeter. Materi pembentuk pasir adalah silikon
dioksida, tetapi di beberapa pantai tropis dan subtropis umumnya dibentuk dari
batu kapur. Hanya beberapa tanaman yang dapat tumbuh di atas pasir, karena
rongga-rongganya yang besar. Pasir memiliki warna sesuai dengan asal
pembentukannya. Pasir juga penting untuk bahan bangunan bila dicampur semen.
Universitas Sumatera Utara
19
2.11.1. Kandungan Pasir
Kandungan pasir amat pelbagai, bergantung kepada sumber batu tempatan dan
keadaan. Pasir putih cerah yang terdapat di pesisiran pantai tropika dan semitropika adalah batu kapur terhakis dan mungkin mengandungi batu karang dan
serpihan kerangka tambahan kepada bahan hasilan organik atau organik lain.
Gubuk pasir gipsum di White Sands National Monument di New Mexico adalah
terkenal bagi warna pasir putih berkilauan.
Arkose adalah pasir batu pasir dengan sejumlah besar kandungan feldspar,
terhasil dari luluhhawa dan hakisan biasanya dari unjuran batu granit
berhampiran. Sesetengah pasir mengandungi magnetite, chlorite, glauconite atau
gipsum. Pasir kaya dengan magnetite berwarna gelap hingga ke hitam, sama
seperti pasir terhasil dari basalt gunung berapi dan obsidian. Pasir mengandungi
chlorite-glauconite biasanya berwarna hijau, sebagaimana pasir terhasil dari lava
basalt dengan kandungan olivine tinggi. Kebanyakan pasir terutama yang terdapat
di Eropa Selatan memiliki cemaran besi dalam kristal kuartz pasir, memberikan
warna kuning gelap. Menandakan pasir di sesetengah kawasan mengandungi
garnet dan galian tahan lain, termasuk sejumlah kecil batu permata.
Pasir hitam dapat diperoleh dengan menggunakan magnet, dimana pasir
hitam ini akan melekat pada magnet ketika didekatkan karena mengandung besi.
Dan sebagian orang mengatakan dengan nama biji besi. Pasir hitam ini sering
berada di pinggiran sungai dan laut.
2.12. Pengujian Sampel
Pengujian sampel bertujuan untuk mengetahui sifat-sifat genteng polimer yang
dibuat, baik sifat fisis, sifat mekanik maupun sifat termal. Sampel yang diuji akan
diketahui kelebihan dan kekurangannya, dan untuk mengetahui kadar kelayakan
pemakaian serta kualitasnya. (Rudy,2007)
2.12.1 Pengujian Densitas
Densitas merupakan kerapatan suatu bahan dalam hal ini genteng komposit
polimer. Pengujian densitas dilakukan dengan menimbang massa sampel,
kemudian diukur panjang, lebar dan tebal sampel, dilakukan untuk menentukan
volume sampel. (Irfandi, 2011)
Universitas Sumatera Utara
20
Densitas sampel dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
ρ=
.............................................(2.1)
dengan :
ρ = kerapatan (gr/cm3)
m = massa sampel (gram)
V = volume sampel (cm3)
2.12.2 Pengujian Porositas
Porositas merupakan proporsi volume rongga kosong. Porositas juga berhubungan
langsung dengan kerapatan. Porositas dinyatakan dalam % yang menghubungkan
antar volume benda keseluruhan. Berdasarkan ASTM C 373–88, porositas sampel
dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
Porositas (%) =
x ρair x 100% ................................(2.2)
dengan :
P = Porositas (% )
Mj = Massa jenuh sampel (gram)
Mk = Massa kering sampel di udara (gram)
V = volume sampel (cm3)
2.12.3 Pengujian Daya Serap Air
Pada saat terbentuk sampel kemungkinan ada terjadinya udara yang terjebak
dalam lapisan agregat atau terjadi karena dekomposisi mineral yang pembentuk
akibat perubahan cuaca, maka terbentuklah lubang atau rongga kecil di dalam
butiran agregat (pori). Pori dalam sampel bervariasi dan menyebar di seluruh
butiran. Pori-pori mungkin menjadi reservoir air bebas didalam agregat.
Persentase berat air yang mampu diserap agregat dan serat didalam air disebut
daya serapan air, sedangkan banyaknya air yang terkandung dalam agregat dan
serat disebut kadar air. (Saragih Natalia, 2007)
Pengujian daya serap air ini mengacu pada ASTM C-20-00-2005 tentang
prosedur pengujian , dimana bertujuan untuk menentukan besarnya persentase air
yang terserap oleh sampel yang direndam dengan perendaman selama 24 jam.
Universitas Sumatera Utara
21
Pengujian daya serap air (Water absorbtion) dilakukan pada masing–
masing sampel pengeringan. Lama perendaman dalam air adalah selama 24 jam
dalam suhu kamar . Massa awal sebelum direndam diukur dan massa sesudah
perendaman.
Untuk mendapatkan nilai penyerapan air dapat dihitung dengan
menggunakan rumus sebagai berikut :
Daya serap air ( Water absorbtion) =
x 100%....................... (2.3)
dengan :
Mb = Massa basah (gram)
Mk = Massa kering (gram)
2.12.4. Pengujian Impak
Pengujian kekuatan impak merupakan kriteria untuk mengetahui kegetasan bahan.
Matriks dan serat memiliki peranan penting dalam menentukan sifat mekanik dan
fisis dari komposit. (Zainuri, 2009)
Pengujian impak ini dilakukan untuk mengetahui ketangguhan sampel
terhadap pembebanan dinamis. Sampel uji berbentuk persegi panjang dengan
ukuran panjang 60 mm sesuai dengan standart ASTM D-256. Kemudian sampel
diletakkan pada alat penumpu dengan jarak span 40 mm. Godam pada posisi awal
dengan sudut 160o, kemudian godam dilepaskan secara tiba-tiba sehingga
menumbuk sampel.
Sebelum dilakukan pengujian sampel terlebih dahulu dilakukan percobaan
tanpa sampel penguji. Hal ini dilakukan untuk mengetahui besarnya energi yang
hilang akibat gesekan pada porosnya dan gesekannya dengan udara. Setelah
penumpukan sampel hingga sampel patah/retak maka pengukuran dilakukan
denga membaca skala
yang ditunjukkan oleh jarum
penunjuk
skala.
(Meruasni,1993)
Kekuatan impak yang dihasilkan (Is) merupakan perbandingan antara
energi serap (Es) dengan luas penampang (A).
Is =
...........………………………………. (2.4)
dengan :
Is = Kekuatan impak (J/m2)
Universitas Sumatera Utara
22
Es = Energi serap (J)
A = Luas penampang (mm2)
2.12.5. Pengujian Kekuatan Lentur (UFS/Ultimate Flexture Strength)
Sampel uji berbentuk persegi panjang dengan ukuran 150 mm disesuaikan dengan
standart ASTM D – 790. Pengujian Kekuatan Lentur (UFS) dimaksudkan untuk
mengetahui ketahanan polimer terhadap pembebanan. Dalam metode ini metode
yang digunakan adalah metode tiga titik lentur. Pengujian ini juga dimaksudkan
untuk mengetahui keelastisan suatu bahan. (Ginting Bhengan, 2012)
Beban digantungkan pada beban dan span diletakkan di atas piringan besi.
Jarak span diatur 80 mm satu sama lain dan sampel diletakkan ditengah-tengah
span. Skala pembebanan maksimum diberi sebesar 100 kgf dan kecepatan 20
mm/menit. Display beban dan regangan tepat pada skala nol. Kertas grafik diatur
pada chart recorder sehingga tepat pada posisinya. Kemudian switch dihidupkan
bersamaan dengan menekan tombol DOWN. Setelah sampel uji patah, tombol
stop ditekan kemudian tombol RECALL untuk memperoleh beban dan regangan
maksimum. Dicatat beban atau Load dan stroke (defleksi) yang ditunjukkan oleh
alat Electronoic System Universal Tensile Machine. Pada permukaan bagian atas
yang dibebani akan terjadi kompresi, sedangkan pada permukaan bawah sampel
akan terjadi tarikan. Pada pengujian ini terhadap sampel uji diberikan
pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap sampel. (Husna,2011)
Gambar 2.2 Pengujian Kuat Lentur
Universitas Sumatera Utara
23
Persamaan yang digunakan untuk memperoleh kekuatan lentur yaitu :
σ=
.................................................................(2.5)
dengan :
σ = Tegangan lentur (MPa)
P = Load atau beban (N)
L = jarak span (mm)
b = lebar sampel (mm)
d = tebal sampel (mm)
2.13. Syarat Mutu Genteng Menurut Standar Nasional Indonesia
Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) 0099 : 2007, syarat mutu genteng
meliputi :
1. Sifat Tampak
Genteng harus memiliki permukaan atas yang mulus, tidak terdapat retak, atau
cacat lain yang mempengaruhi sifat pemakaiannya.
2. Penyerapan Air
Penyerapan air maksimal 10 %
3. Ketahanan terhadap Perembesan Air ( Impermeabilitas)
Tidak boleh ada tetesan air dari permukaan bawah genteng kurang dari 20 jam
± 5 menit. (Harni,2011)
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Komposit
Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih
material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat
mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Pada dasarnya,
komposit dapat didefenisikan sebagai campuran makroskopik dari serat dan
matriks. Serat merupakan material yang umumnya jauh lebih kuat dari matriks
dan berfungsi memberikan kekuatan tarik. Sedangkan matriks berfungsi untuk
melindungi serat dari efek lingkugan dan kerusakan akibat benturan. (Schwartz,
1984)
Penggunaan material yang siap diaplikasikan sebagai komponen pada
suatu struktur menuntut adanya peningkatan sifat mekanis yang tinggi. Para
rekayasawan pun selalu melakukan berbagai kajian riset untuk merekayasa
material baru yang memiliki sifat fisis-mekanis lebih baik, seperti bahan baru
komposit. Komposit berpenguat serat merupakan jenis komposit yang paling
banyak dikembangkan. (Vlack, 1994)
Tujuan dibentuknya komposit adalah :
a.
Memperbaiki sifat mekanik dan sifat spesifik tertentu.
b.
Mempermudah desain yang sulit pada manufaktur.
c.
Menghemat biaya.
d.
Bahan lebih ringan. (Ritonga Eva, 2011)
Dalam penggunaan material komposit dalam bidang keteknikan mengalami
perkembangan pesat dalam beberapa tahun terakhir ini. Perkembangan pesat yang
telah dicapai inilah menyebabkan penggantian bahan-bahan tradisional dan
logam-logam dengan bahan-bahan komposit yang mempunyai sifat-sifat yang
lebih unggul. (Piatti,1978)
5
Universitas Sumatera Utara
6
2.2. Polimer
Polimer, walau ada ribuan jenis, yang komersial di masyarakat hanya beberapa
puluh saja. Resin sintetik yang beraneka ragam itu sebagian besar sumbernya
ialah minyak bumi. Indonesia makin sadar, minyak bumi tak boleh diboros dan
dijual mentah belaka. Itulah sebabnya berbagai kompleks petrokimia, pabrik
plastik, pusat olefin dan aromatik gencar dibangun dan dimajukan. Polimer adalah
bahan masa depan. Polimer tidak sekedar komoditi, melainkan makin menjadi
bahan rekayasa, fungsional/struktural, spesial. Polimer adalah wahana pacuan dan
picuan nilai tambah pula. (Hartomo, 1995)
Polimer tinggi adalah molekul yang mempunyai massa molekul besar.
Polimer tinggi terdapat di alam (benda hidup, baik binatang maupun tumbuhan,
mengandung sejumlah besar bahan polimer) dan dapat juga disintesis di
laboratorium. Para ahli kimia telah berhasil menggali pengetahuan yang dapat
digunakan untuk membuat polimer yang sesuai bagi berbagai tujuan tertentu, dan
pengetahuan tentang hal itu menyebabkan industri polimer berkembang pesat
dalam empat puluh tahun terakhir ini. (Coed, 1991)
Polimer meliputi bahan plastik dan karet. Polimer yang paling umum
dikenal adalah polimer organik yang tersusun dari rantai karbon yang panjang,
hidrogen dan unsur-unsur non-logam. Polimer pada umunya memiliki rapat massa
yang kecil dan sangat lentur (flexible). Selain polimer organik dikenal pula
polimer anorganik yang penyusun utamanya tidak terdiri atas atom karbon.
(Subaer, 2008)
2.3. Matriks
Matriks adalah bahan dasar pembentuk komposit yang mengikat pengisi dengan
tidak terjadi ikatan secara kimia. Matriks dalam suatu komposit polimer berperan
untuk mempertahankan posisi dan orientasi serat untuk melindunginya dari
pengaruh lingkungan. Secara umum matriks terdiri dari 3 macam yaitu polimer,
logam dan keramik. (Rina Pritria, 2006)
Matriks dalam komposit mempunyai peran sebagai berikut:
1. Sebagai pengikat partikel penguat.
Universitas Sumatera Utara
7
2. Pendistribusi beban yang dikenakan pada material komposit kepada partikel
penguat.
3. Melindungi partikel penguat dari kerusakan eksternal. (Sulistia Rudi, 2006)
Matriks berfungsi sebagai pengikat dari isian/ penguat tadi, dan jika
dikenai beban ia akan terdeformasi dan mendistribusikan beban (tegangan) tadi ke
seluruh unsur-unsur isian penguat,dan berfungsi sebagai unsur penguat struktur
komposit. Sedangkan material-material penguat pada umumnya merupakan unsur
kekuatan komposit. Selain itu, material juga tahan terhadap panas, reaksi kimia,
tahanan, atau konduktor listrik, dan sifat-sifat yang lain. (Efendi Sinaga, 2011)
2.4. Unsaturated Polyester Resin (UPR) BQTN 157-EX
Unsaturated Polyester Resin (UPR) merupakan jenis resin termoset atau lebih
populernya disebut poliester saja. Yukalac adalah suatu merk dagang untuk seriseri yang istimewa dari Unsaturated Polyester Resin. UPR berupa resin cair
dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan
penggunaan katalis dipakai pada keadaan cair, yang memudahkan penyusupan
dan pembasahan disertai dengan sistem pengeras. (Kristina, 2011)
2.5. Katalis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO)
Katalis yang digunakan adalah katalis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO)
dengan bentuk cair, berwarna bening. Fungsi dari katalis adalah mempercepat
proses pengeringan (curring) pada bahan matriks suatu komposit. Semakin
banyak katalis yang dicampurkan pada cairan matriks akan mempercepat proses
laju pengeringan, tetapi akibat mencampurkan katalis terlalu banyak akan
membuat komposit menjadi getas. Proses pengeringan resin diberi bahan
tambahan, yaitu katalis jenis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO), katalis
digunakan untuk mempercepat proses pengerasan cairan resin pada suhu yang
lebih tinggi. (Zainuddin, 1996)
2.6. Genteng
Suatu genteng berfungsi melindungi terutama terhadap hujan. Tergantung atas
sifat alami bangunan, genteng itu bisa juga melindungi dari panas, cahaya
Universitas Sumatera Utara
8
matahari, dingin dan angin. Jenis-jenis lain dari struktur, sebagai contoh, suatu
bangunan untuk kebun, akan melindungi dari dingin, angin dan hujan tetapi bisa
tembus cahaya. Suatu rumah bisa diatapi dengan material yang melindungi dari
cahaya matahari tetapi tidak menghalangi unsur-unsur yang lain.
Setiap jenis genteng punya kelebihan dan kekurangannya masing-masing.
Kita bisa memilihnya dengan mempertimbangkan penampilan, kepraktisan,
bentuk dan umur rencananya masing masing. Berikut akan dibahas beberapa jenis
yang paling popular saat ini :
2.6.1. Atap Sirap
Penutup atap yang terbuat dari kepingan tipis kayu ulin (eusideroxylon zwageri)
ini umur kerjanya tergantung keadaan lingkungan, kualitas kayu besi yang
digunakan, dan besarnya sudut atap. Penutup atap jenis ini bisa bertahan antara 25
tahun hingga selamanya. Bentuknya yang unik cocok untuk rumah bergaya
country dan yang menyatu dengan alam.
2.6.2. Genteng Tanah Liat Tradisional
Material ini banyak dipergunakan pada rumah umumnya. Gentang terbuat dari
tanah liat yang dipress dan dibakar dan kekuatannya cukup bagus. Genteng tanah
liat membutuhkan rangka untuk pemasangannya. Genteng dipasang pada atap
miring. Warna dan penampilan genteng ini akan berubah seiring waktu yang
berjalan. Biasanya akan tumbuh jamur di bagian badan genteng. Bagi sebagian
orang dengan gaya rumah tertentu mungkin ini bisa membuat tampilan tampak
lebih alami, namun sebagian besar orang tidak menyukai tampilan ini.
2.6.3. Genteng Keramik
Bahan dasarnya tetap keramik yang berasal dari tanah liat. Namun genteng ini
telah mengalami proses finishing yaitu lapisan glazur pada permukaannya.
Lapisan ini dapat diberi warna yang beragam dan melindungi genteng dari lumut.
Umurnya bisa 20 – 50 tahun dapat ditanyakan ke distributor. Aplikasinya sangat
cocok untuk hunian modern di perkotaan.
Universitas Sumatera Utara
9
2.6.4. Genteng Beton
Bentuk dan ukurannya hampir sama dengan genteng tanah tradisional, hanya
bahan dasarnya adalah campuran semen PC (Portland Cement) adalah semen
yang paling banyak terdapat di pasaran, masyarakat Indonesia biasa menyebut
semen abu-abu untuk membedakan dengan semen warna (semen pengisi nat).
Bahan baku semen PC adalah batu kapur/gamping berkadar kalsium tinggi yang
dimasak dalam tanur bertekanan tinggi dan pasir kasar, kemudian diberi lapisan
tipis yang berfungsi sebagai pewarna dan kedap air. Sebenarnya atap ini bisa
bertahan hampir selamanya, tetapi lapisan pelindungnya hanya akan bertahan
antara 30 tahun hingga 40 tahun.
2.6.5. Atap Seng
Atap ini sebenarnya dibuat dari lembaran baja tipis yang diberi lapisan zinc secara
elektrolisa. Tujuannya untuk membuatnya menjadi tahan karat. Jadi, kata seng
berasal dari bahan pelapisnya. Jenis ini akan bertahan selama lapisan zinc ini
belum hilang, yang terjadi sekitar tahun ke-30-an. Setelah itu, atap akan mulai
bocor apabila ada bagian yang terserang karat.
2.6.6. Atap Dak Beton
Atap ini biasanya merupakan atap datar yang terbuat dari kombinasi besi dan
beton. Banyak digunakan pada rumah-rumah modern minimalis dan kontemporer.
Konstruksinya yang kuat memungkinkan untuk mempergunakan atap ini sebagai
tempat beraktifitas. Contohnya menjemur pakaian dan bercocok tanam dengan
pot. Kebocoran pada atap dak beton sering sekali terjadi. Maka perlu pengawasan
pada pengecoran dan pemakaian waterproofing pada lapisan atasnya.
2.6.7. Genteng Metal
Bentuknya lembaran, mirip seng. Genteng ini ditaman pada balok gording rangka
atap,
menggunakan
sekrup.
Bentuk
lain
berupa
genteng
lembaran.
Pemasangannya tidak jauh berbeda dengan genteng tanah liat hanya ukurannya
saja yang lebih besar. Ukuran yang tersedia bervariasi, 60-120cm (lebar), dengan
ketebalan 0.3mm dan panjang antara 1.2-12m. (Rumah Ide,2009)
Universitas Sumatera Utara
10
2.7. Genteng Polimer
Genteng berbasis polimer merupakan suatu alternatif pengganti genteng yang kita
kenal selama ini, dibuat dengan mencampur polimer sebagai matriks dan pengisi
(filler) dari bahan alam. Genteng komposit polimer dibuat secara partikel
komposit dengan terlebih dahulu mengubah bentuk bahan pengisi menjadi
partikel, partikel ini kemudian dicampur dengan matriks polimer pada suhu titik
leleh polimer tersebut. Matriks yang digunakan adalah polietilen, polipropilen,
dan paduan polietilen–karet alam, sedangkan bahan pengisinya adalah jerami,
pasir dan serbuk gergaji.
Adapun karakteristik dari genteng komposit polimer komersil dapat dilihat
pada tabel 2.1 berikut :
Tabel 2.1 Karakteristik Genteng Komposit Polimer Komersil
No
Sifat Fisik dan Mekanik
Nilai
1
Daya serap air
0,6 %
2
Kuat bengkok
10 MPa
3
Ketahanan beku
Tidak kurang dari 150 cycle,cm
4
Abradability
0,9 g/cm
5
Jangka waktu pelunturan
Tidak kurang dari 50 tahun
6
Kedap air
Kedap air
7
Densitas (Kerapatan)
1500kg/m
8
Ketahanan pukul
Tahan pukul
9
Sifat tahan bakar
Susah terbakar
10
Massa dalam 1 m
11
Masa dalam 1 pc
12
Jumlah dalam 1 m
2
3
3
20 kg
2,1 kg
2
9 pc
(Sumber :http://roofing.com.ua/en/news/2010/09/26/ppcher.htm)
Mutu genteng komposit polimer yang dihasilkan bergantung pada bahan
matriks, pengisi dan perbandingan antara matriks dan pengisi. Komposit polimer
yang memberikan sifat yang diinginkan lalu dicetak dengan bentuk genteng
sehingga diperoleh genteng komposit polimer. Secara keseluruhan genteng
Universitas Sumatera Utara
11
komposit polimer mempunyai beberapa keunggulan seperti ringan, kuat,
ekonomis dan elastis serta menggunakan bahan alam yang berlimpah sebagai
bahan pengisi. (Batan,2013)
2.7.1. Genteng Aspal
Material yang satu ini dari campuran lembaran bitumen (turunan aspal) dan bahan
kimia lain. Material ini diolah sehingga menghasilkan sebuah genteng yang
ringan, lentur dan tahan air. Aspal dalam hal ini berfungsi sebagai water proofing
sehingga atap menjadi tahan terhadap kebocoran. Selain anti bocor, genteng aspal
juga lebih ringan dibandingkan genteng tanah liat, beton atau keramik. Dengan
bobot yang ringan konstruksi atap pun bisa diminimalkan, sehingga biaya pun
bisa dihemat.
Ada dua model yang tersedia di pasar. Pertama, model datar bertumpu
pada multipleks yang menempel pada rangka. Multipleks dan rangka dikaitkan
dengan bantuan sekrup. Genteng aspal dilem ke papan. Untuk jenis kedua, model
bergelombang, ia cukup disekrup pada balok gording.
Untuk itu perlu mencoba merencanakan pembuatan genteng dengan
menggunakan bahan plastik (polimer) dan proses cetak injeksi merupakan salah
satu cara dalam pengolahan plastik untuk membuat genteng ini. Untuk membuat
barang-barang plastik agar mempunyai sifat-sifat seperti yang dikehendaki, maka
dalam proses pembuatannya selain bahan baku utama diperlukan juga bahan
tambahan atau aditif.
Berdasarkan sistemnya genteng ini memiliki struktur polimer khusus yang
meningkatkan fleksibilitas. Kekuatan tarik produk meningkat karena usia
pembuatan lapisan lebih kuat dan lebih tahan lama untuk menyediakan produk
dengan kinerja yang sangat baik. (Syafrudin latif, 2009)
2.8. Styrofoam
Kota-kota besar di dunia, salah satunya Jakarta banyak mengalami masalah perkotaan
seperti banjir, kemacetan, kemiskinan, sampah, dan berbagai masalah lainnya. Dalam
hal ini permasalahan akan difokuskan pada sampah terutama sampah styrofoam.
Universitas Sumatera Utara
12
Sampah itu sendiri merupakan salah satu masalah yang cukup memprihatinkan bagi
perkotaan yang mayoritas penduduknya bersifat konsumtif.
Penggunaan material bekas secara otomatis akan mengurangi energi yang
dikonsumsi dalam proses produksi pembuatan material. Dengan kata lain, material
bekas yang digunakan seakan-akan dibuat tanpa menggunakan energi, karena energi
yang digunakan untuk pembuatan material sudah dihitung saat material tersebut
pertama digunakan. Selain itu penggunaan material bekas juga akan mengurangi
sampah yang tidak dapat terurai dalam waktu singkat. Sampah merupakan material
sisa yang tidak diinginkan lagi setelah berakhirnya suatu proses. Styrofoam atau
yang dikenal dengan Expandable Polystyrene (EPS) adalah suatu material yang
terbuat ekspansi polystyrene beads (butir polistiren) yang dibuat dengan cara
dicetak (moulding).
Karakteristik styrofoam secara umum dapat dilihat dalam Tabel 2.2 berikut ini :
Tabel 2.2 Karakteristik Styrofoam
Sifat Fisis
Ukuran
Densitas
1050 kg/m3
Densitas EPS
25 – 200 kg/m3
Spesifik Gravitasi
1,05
Konduktivitas Listrik (s)
10 – 16 S/m
Konduktivitas Panas (k)
0,08 W/(m.K)
Modulus Young (E)
3000 – 3600 Mpa
Kekuatan Tarik (st)
46 – 60 Mpa
Perpanjangan
3–4%
Temperatur Transisi gelas (Tg)
95 oC
(Badan POM, 2008)
2.8.1. Sifat-sifat Styrofoam
Pada umumnya styrofoam (EPS) digunakan sebagai bahan kerajinan tangan,
pelapis kemasan barang elektronik, bantalan helm, kemasan makan dan minuman
(peralatan makan), kemasan (box) penyimpanan ikan, buah, dan sayuran. Setelah
digunakan untuk keperluan tersebut biasa styrofoam dibuang begitu saja, padahal
Universitas Sumatera Utara
13
masih bisa digunakan dan styrofoam membutuhkan waktu lebih dari 1 juta tahun
supaya bisa terurai sempurna. Untuk itu perlu sebuah solusi supaya sampah
styrofoam tersebut tidak menumpuk dan lama kelamaan menimbulkan masalah
tersendiri. Salah satu solusinya yaitu dengan digunakan kembali.
Sifat-sifat styrofoam antara lain :
•
Tahan benturan
•
Menginsulasi panas
•
Ringan
•
Tahan air
•
Kedap suara
•
Sulit terurai
•
Mudah dipotong
•
Ekonomis
•
Berwarna putih pada umumnya
•
Larut dalam cairan kimia tertentu
•
Mudah terbakar. (Machine,2011)
Styrofoam
dapat
digunakan kembali
sebagai
material
bangunan.
Pengaplikasiannya bisa menjadi berbagai elemen, misalnya lapisan pelapis
dinding kedap suara, fascade bangunan, interior bangunan, dan berbagai elemen
lainnya. Sifatnya yang mudah dibentuk sangat membantu dalam proses
pembangunan. Sifatnya yang ringan juga memudahkan pengangkutan material ke
site pembangunan. Juga harganya yang ekonomis membuatnya mudah didapat.
2.9. Aspal
Aspal adalah material thermoplastik yang secara bertahap mencair, sesuai dengan
pertambahan suhu dan berlaku sebaliknya pada pengurangan suhu. Namun
demikian, perilaku/respon material aspal tersebut terhadap suhu dan prinsipnya
membentuk suatu spektrum/beragam, tergantung dari komposisi unsur-unsur
penyusunnya.
Aspal dikenal sebagai bahan/material yang bersifat viskos atau padat,
berwarna hitam atau coklat, yang mempunyai daya lekat (adhesif), mengandung
Universitas Sumatera Utara
14
bagian-bagian utama yaitu hidokarbon yang dihasilkan dari minyak bumi atau
kejadian alami (aspal alam) dan terlarut dalam karbondisulfida.
Aspal sendiri dihasilkan dari minyak mentah yang dipilih melalui proses
destilasi minyak bumi. Proses penyulingan ini dilakukan dengan pemanasan
o
hingga suhu 350 C dibawah tekanan atmosfir untuk memisahkan fraksi-fraksi
ringan, seperti gasoline (bensin), kerosene (minyak tanah) dan gas oil. (Wignall,
2003)
Sumber aspal dari kilang minyak (refinery bitumen). Aspal yang
dihasilkan dari industri kilang minyak mentah (crude oil) dikenal sebagai residual
bitumen, straight bitumen atau steam refined bitumen. Isitilah refinery bitumen
merupakan nama yang tepat dan umum digunakan. Aspal yang dihasilkan dari
minyak mentah yang diperoleh melalui proses destilasi minyak bumi.
2.9.1. Jenis Aspal
Secara umum jenis aspal dapat diklasifikasikan berdasarkan sumbernya, yaitu
sebagai berikut :
a. Aspal alamiah merupakan aspal yang berasal dari berbagai sumber alam, seperti
pulau Trinidad dan Bermuda. Aspal dari Trinidad mengandung kira-kira 40%
organik dan zat-zat anorganik yang tidak dapat larut, sedangkan yang berasal dari
Bermuda mengandung kira-kira 6% zat-zat yang tidak dapat larut. Dengan
pengembangan aspal minyak bumi, aspal alamiah relatif menjadi tidak penting.
b. Aspal batuan adalah endapan alamiah batu kapur atau batu pasir yang
diperpadat dengan bahan-bahan berbitumen. Aspal ini terjadi di berbagai bagian
di Amerika Serikat. Aspal ini umumnya membuat permukaan jalan yang sangat
tahan lama dan stabil.
c. Aspal minyak bumi pertama kali digunakan di Amerika Serikat untuk perlakuan
jalan pada tahun 1894. Bahan-bahan pengeras jalan aspal sekarang berasal dari
minyak mentah domestik bermula dari ladang-ladang di Kentucky, Ohio,
Meksiko, Venezuela, Colombia, dan Timur Tengah.
d. Aspal iran dengan penetrasi 60/70 (lihat Tabel 2.3) sangat sesuai dan
direkomendasikan untuk negara beriklim tropis seperti Indonesia, karena sifatnya
Universitas Sumatera Utara
15
yang mampu menyesuaikan terhadap fluktuasi suhu. Aspal dapat bersifat sebagai
perekat, sebagai filter karna sifat yang cair pada suhu tertentu dapat mengisi
rongga yang kosong dan bersifat kedap air (waterproof). (Asnawi,2011)
Tabel 2.3 Data Jenis Pengujian dan Persyaratan Aspal Tipe Grade 60/70
Sifat
Densitas pada T 25 oC
Ukuran
Kg/m3
Spesifikasi /
Standart
Penggolongan
Pengujian
1010 – 1060
ASTMD71/3289
Penetrasi pada T 25 oC
0,1 mm
60/70
ASTM-D5
Titik leleh
o
49/56
ASTM-D36
Daktilitas pada T 25 oC
Cm
Min. 100
ASTM-D113
Kerugian pemanasan
%wt
Max. 0,2
ASTM-D6
Penurunan pada penetrasi
%
Max. 20
ASTM-D6&D5
Titik nyala
o
C
Min. 250
ASTM-D92
Kelarutan dalam CS2
%wt
Min. 99,5
ASTM-D4
Negatif
AASHO T102
C
setelah pemanasan
Spot Test
( Sony Sulaksono,2001)
Penambahan bahan polimer pada aspal yang bersifat plastomer dapat
meningkatkan kekuatan tinggi dalam campuran aspal polimer. Pada sisi lain,
bahan yang bersifat elastomer seperti karet alam, maupun karet sintetis, dapat
memberikan aspal dengan fleksibilitas dan keelastisan yang lebih baik, termasuk
juga perbaikan terhadap resistensi dan ketahanan terhadap temperatur rendah.
2.9.2. Kandungan Dalam Aspal
Kandungan aspal terdiri dari senyawa asphaltenes dan maltene. Asphaltenes
merupakan campuran kompleks dari hidrokarbon, yang terdiri dari cincin
aromatik kental dan senyawa heteroaromatik yang mengandung belerang, serta
amina, amida, senyawa oksigen (keton, fenol atau asam karboksilat), nikel dan
vanadium.
Universitas Sumatera Utara
16
Saat ini pemakaian bahan aditif dan bahan pengganti ke dalam campuran
beton aspal campuran panas telah banyak digunakan dengan beberapa alasan
misalnya jika diinginkan aspal yang kelengketannya tinggi maka aspal akan
ditambah polimer yang mempunyai kelengketan tinggi seperti polimer jenis
elastomer atau jika diinginkan aspal yang dapat menahan temperatur yang
bervariasi maka aspal akan ditambah polimer jenis plastomer yang mampu
menahan temperatur yang cukup bervariasi, atau bila pada suatu lokasi dimana
jalan akan dibangun terdapat kesulitan dalam mendapatkan material-material
pengisi (filler) maka salah satu jalan keluarnya adalah pemakaian material
pengganti filler dalam campuran beton aspal campuran panas. (Asiyanto,2008)
2.10. Serat Pinang
Pinang merupakan tanaman yang sekeluarga dengan kelapa. Salah satu jenis
tumbuhan monokotil ini tergolong palem-paleman. Secara rinci, sistematika
pinang diuraikan sebagai berikut:
Divisi : Plantae
Kelas : Monokotil
Ordo : Arecales
Famili : Arecaceae atau Palmae
Genus : Areca
Spesies : Areca catechu L
2.10.1. Kandungan Kimia Pinang
Biji buah pinang mengandung alkaloid, seperti arekolin (C H NO ), arekolidine,
8
13
2
arekalin, guvakolin, guvasine dan isoguvasine, tanin terkondensasi, tannin
terhidrolisis, flavon, senyawa fenolik, asam galat, getah, lignin, minyak menguap
dan tidak menguap, serta garam. Biji buah pinang mengandung proantosianidin,
yaitu suatu tannin terkondensasi yang termasuk dalam golongan flavonoid.
Proantosianidin mempunyai efek antibakteri, antivirus, antikarsinogenik, antiinflamasi, anti-alergi dan vasodilatasi. Tanaman pinang berpotensi antikanker
karena memiliki efek antioksidan dan antimutagenik.
Universitas Sumatera Utara
17
Universitas Sumatera Utara
18
Kayu palmae mempunyai sifat yang lebih dekat dengan kayu daun lebar
daripada kayu daun jarum. Hal ini dicerminkan oleh adanya saluran pada struktur
kayu kelapa sawit yang menyerupai sel pembuluh pada kayu daun lebar. Apabila
sepotong kayu daun lebar seratnya dipisah-pisahkan dan diamati di bawah
mikroskop, maka akan tampak sel-sel dengan berbagai macam bentuk ukuran, ada
yang mirip tong atau pipa, ada yang mirip kotak dan ada yang berbentuk panjang
dan sangat langsing. Sel-sel yang berbentuk panjang dan langsing ini dikenal
dengan nama serat. Dinding serat biasanya lebih tebal dari dinding parenkim dan
pembuluh. Panjangnya antara 300-3600 mikron. Ketebalan dindingnya relatif
dibandingkan diameter, dapat tipis, tebal atau sangat tebal. Semakin kecil
diameter serat semakin tinggi kekuatan bahan serat. Hal ini dikarenakan cacat
yang timbul semakin sedikit.
2.10.4. Serat Sebagai Penguat
Material penguat biasanya kekuatannya tinggi, bentuk material komposit yang
dipergunakan adalah bermacam-macam, seperti : serat, partikel, lamina atau
lapisan, flake atau serpihan, pengisian atau filler. Secara umum fungsi material
penguat ini adalah sebagai bahan untuk memperkuat komposit, sehingga sifat
mekanis menjadi tangguh dan lebih kokoh bila dibandingkan dengan tanpa
material penguat. Tangguh adalah jika pemberian gaya atau beban yang
menyebabkan bahan-bahan tersebut menjadi patah (pada pengujian tiga titik
lentur). Sedangkan kokoh adalah kondisi yang diperoleh akibat benturan atau
pukulan serta proses kerja yang mengubah struktur komposit sehingga menjadi
keras pada pengujian impak. (Piatti, 1978)
2.11. Pasir Hitam
Pasir adalah contoh bahan material butiran. Butiran pasir umumnya berukuran
antara 0,0625 sampai 2 milimeter. Materi pembentuk pasir adalah silikon
dioksida, tetapi di beberapa pantai tropis dan subtropis umumnya dibentuk dari
batu kapur. Hanya beberapa tanaman yang dapat tumbuh di atas pasir, karena
rongga-rongganya yang besar. Pasir memiliki warna sesuai dengan asal
pembentukannya. Pasir juga penting untuk bahan bangunan bila dicampur semen.
Universitas Sumatera Utara
19
2.11.1. Kandungan Pasir
Kandungan pasir amat pelbagai, bergantung kepada sumber batu tempatan dan
keadaan. Pasir putih cerah yang terdapat di pesisiran pantai tropika dan semitropika adalah batu kapur terhakis dan mungkin mengandungi batu karang dan
serpihan kerangka tambahan kepada bahan hasilan organik atau organik lain.
Gubuk pasir gipsum di White Sands National Monument di New Mexico adalah
terkenal bagi warna pasir putih berkilauan.
Arkose adalah pasir batu pasir dengan sejumlah besar kandungan feldspar,
terhasil dari luluhhawa dan hakisan biasanya dari unjuran batu granit
berhampiran. Sesetengah pasir mengandungi magnetite, chlorite, glauconite atau
gipsum. Pasir kaya dengan magnetite berwarna gelap hingga ke hitam, sama
seperti pasir terhasil dari basalt gunung berapi dan obsidian. Pasir mengandungi
chlorite-glauconite biasanya berwarna hijau, sebagaimana pasir terhasil dari lava
basalt dengan kandungan olivine tinggi. Kebanyakan pasir terutama yang terdapat
di Eropa Selatan memiliki cemaran besi dalam kristal kuartz pasir, memberikan
warna kuning gelap. Menandakan pasir di sesetengah kawasan mengandungi
garnet dan galian tahan lain, termasuk sejumlah kecil batu permata.
Pasir hitam dapat diperoleh dengan menggunakan magnet, dimana pasir
hitam ini akan melekat pada magnet ketika didekatkan karena mengandung besi.
Dan sebagian orang mengatakan dengan nama biji besi. Pasir hitam ini sering
berada di pinggiran sungai dan laut.
2.12. Pengujian Sampel
Pengujian sampel bertujuan untuk mengetahui sifat-sifat genteng polimer yang
dibuat, baik sifat fisis, sifat mekanik maupun sifat termal. Sampel yang diuji akan
diketahui kelebihan dan kekurangannya, dan untuk mengetahui kadar kelayakan
pemakaian serta kualitasnya. (Rudy,2007)
2.12.1 Pengujian Densitas
Densitas merupakan kerapatan suatu bahan dalam hal ini genteng komposit
polimer. Pengujian densitas dilakukan dengan menimbang massa sampel,
kemudian diukur panjang, lebar dan tebal sampel, dilakukan untuk menentukan
volume sampel. (Irfandi, 2011)
Universitas Sumatera Utara
20
Densitas sampel dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
ρ=
.............................................(2.1)
dengan :
ρ = kerapatan (gr/cm3)
m = massa sampel (gram)
V = volume sampel (cm3)
2.12.2 Pengujian Porositas
Porositas merupakan proporsi volume rongga kosong. Porositas juga berhubungan
langsung dengan kerapatan. Porositas dinyatakan dalam % yang menghubungkan
antar volume benda keseluruhan. Berdasarkan ASTM C 373–88, porositas sampel
dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
Porositas (%) =
x ρair x 100% ................................(2.2)
dengan :
P = Porositas (% )
Mj = Massa jenuh sampel (gram)
Mk = Massa kering sampel di udara (gram)
V = volume sampel (cm3)
2.12.3 Pengujian Daya Serap Air
Pada saat terbentuk sampel kemungkinan ada terjadinya udara yang terjebak
dalam lapisan agregat atau terjadi karena dekomposisi mineral yang pembentuk
akibat perubahan cuaca, maka terbentuklah lubang atau rongga kecil di dalam
butiran agregat (pori). Pori dalam sampel bervariasi dan menyebar di seluruh
butiran. Pori-pori mungkin menjadi reservoir air bebas didalam agregat.
Persentase berat air yang mampu diserap agregat dan serat didalam air disebut
daya serapan air, sedangkan banyaknya air yang terkandung dalam agregat dan
serat disebut kadar air. (Saragih Natalia, 2007)
Pengujian daya serap air ini mengacu pada ASTM C-20-00-2005 tentang
prosedur pengujian , dimana bertujuan untuk menentukan besarnya persentase air
yang terserap oleh sampel yang direndam dengan perendaman selama 24 jam.
Universitas Sumatera Utara
21
Pengujian daya serap air (Water absorbtion) dilakukan pada masing–
masing sampel pengeringan. Lama perendaman dalam air adalah selama 24 jam
dalam suhu kamar . Massa awal sebelum direndam diukur dan massa sesudah
perendaman.
Untuk mendapatkan nilai penyerapan air dapat dihitung dengan
menggunakan rumus sebagai berikut :
Daya serap air ( Water absorbtion) =
x 100%....................... (2.3)
dengan :
Mb = Massa basah (gram)
Mk = Massa kering (gram)
2.12.4. Pengujian Impak
Pengujian kekuatan impak merupakan kriteria untuk mengetahui kegetasan bahan.
Matriks dan serat memiliki peranan penting dalam menentukan sifat mekanik dan
fisis dari komposit. (Zainuri, 2009)
Pengujian impak ini dilakukan untuk mengetahui ketangguhan sampel
terhadap pembebanan dinamis. Sampel uji berbentuk persegi panjang dengan
ukuran panjang 60 mm sesuai dengan standart ASTM D-256. Kemudian sampel
diletakkan pada alat penumpu dengan jarak span 40 mm. Godam pada posisi awal
dengan sudut 160o, kemudian godam dilepaskan secara tiba-tiba sehingga
menumbuk sampel.
Sebelum dilakukan pengujian sampel terlebih dahulu dilakukan percobaan
tanpa sampel penguji. Hal ini dilakukan untuk mengetahui besarnya energi yang
hilang akibat gesekan pada porosnya dan gesekannya dengan udara. Setelah
penumpukan sampel hingga sampel patah/retak maka pengukuran dilakukan
denga membaca skala
yang ditunjukkan oleh jarum
penunjuk
skala.
(Meruasni,1993)
Kekuatan impak yang dihasilkan (Is) merupakan perbandingan antara
energi serap (Es) dengan luas penampang (A).
Is =
...........………………………………. (2.4)
dengan :
Is = Kekuatan impak (J/m2)
Universitas Sumatera Utara
22
Es = Energi serap (J)
A = Luas penampang (mm2)
2.12.5. Pengujian Kekuatan Lentur (UFS/Ultimate Flexture Strength)
Sampel uji berbentuk persegi panjang dengan ukuran 150 mm disesuaikan dengan
standart ASTM D – 790. Pengujian Kekuatan Lentur (UFS) dimaksudkan untuk
mengetahui ketahanan polimer terhadap pembebanan. Dalam metode ini metode
yang digunakan adalah metode tiga titik lentur. Pengujian ini juga dimaksudkan
untuk mengetahui keelastisan suatu bahan. (Ginting Bhengan, 2012)
Beban digantungkan pada beban dan span diletakkan di atas piringan besi.
Jarak span diatur 80 mm satu sama lain dan sampel diletakkan ditengah-tengah
span. Skala pembebanan maksimum diberi sebesar 100 kgf dan kecepatan 20
mm/menit. Display beban dan regangan tepat pada skala nol. Kertas grafik diatur
pada chart recorder sehingga tepat pada posisinya. Kemudian switch dihidupkan
bersamaan dengan menekan tombol DOWN. Setelah sampel uji patah, tombol
stop ditekan kemudian tombol RECALL untuk memperoleh beban dan regangan
maksimum. Dicatat beban atau Load dan stroke (defleksi) yang ditunjukkan oleh
alat Electronoic System Universal Tensile Machine. Pada permukaan bagian atas
yang dibebani akan terjadi kompresi, sedangkan pada permukaan bawah sampel
akan terjadi tarikan. Pada pengujian ini terhadap sampel uji diberikan
pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap sampel. (Husna,2011)
Gambar 2.2 Pengujian Kuat Lentur
Universitas Sumatera Utara
23
Persamaan yang digunakan untuk memperoleh kekuatan lentur yaitu :
σ=
.................................................................(2.5)
dengan :
σ = Tegangan lentur (MPa)
P = Load atau beban (N)
L = jarak span (mm)
b = lebar sampel (mm)
d = tebal sampel (mm)
2.13. Syarat Mutu Genteng Menurut Standar Nasional Indonesia
Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) 0099 : 2007, syarat mutu genteng
meliputi :
1. Sifat Tampak
Genteng harus memiliki permukaan atas yang mulus, tidak terdapat retak, atau
cacat lain yang mempengaruhi sifat pemakaiannya.
2. Penyerapan Air
Penyerapan air maksimal 10 %
3. Ketahanan terhadap Perembesan Air ( Impermeabilitas)
Tidak boleh ada tetesan air dari permukaan bawah genteng kurang dari 20 jam
± 5 menit. (Harni,2011)
Universitas Sumatera Utara